随着我国钢铁产量的增加,企业对钢铁产品的生产管理和质量管理要求也日益提高,钢铁企业需要对所生产的钢坯进行标识,也就是将生产批号、生产时间等组成的号码标识在钢坯表面。本课题根据某薄板厂的现场情况和技术要求,设计了一套钢板热处理炉前标识设备。主要从标识设备的结构设计和分析优化两个方面展开工作。根据前期的课题调研工作以及课题组多年从事相关设备研究的经验和技术的积累、薄板厂的现场工艺条件和厂方技术要求基础上,确定了标识原理并进行了方案确定,基于PrO/E软件对标识设备进行了整机的结构设计,包括写字机构、写字机构箱体、枪头防撞机构、主箱体、支撑横梁等部件的结构设计,并对每一部件的结构选型做了详细研究和必要的设计计算、强度校核,选出最好的方案;整机结构设计完成之后,基于ANSYS Workbench对标识设备的重要部件进行了有限元分析,包括支撑横梁的强度分析及优化设计、喷涂枪体的振动分析及优化、写字机构的运动学及动力学分析等。论文对支撑横梁进行了静力学分析,并确定了合适的横梁内部结构,对横梁进行了模态分析,得到了横梁在各阶频率下的振型,并根据上述分析结果,以更轻的质量和更高的固有频率为优化目标,以强度和刚度为约束条件对横梁的结构尺寸进行了优化设计;然后又对喷涂枪体进行振动特性分析和优化加固,使优化后的枪体振动幅度有所降低;最后对写字机构标识典型字符时的情况进行了运动学和瞬态动力学分析,得到其运动规律以及最大应力和最大变形随时间变化的曲线,为后续的结构设计和优化提供理论基础。本课题完成了薄板厂热处理前标识设备的整机结构设计,其中枪体防撞机构的设计,可以有效防止枪体X、Y、Z三个方向的撞击;应用速度传感器-光电编码器解决了标识设备和钢板的同步运动问题;利用有限元分析的优化设计模块,对横梁结构进行了优化设计,优化后横梁的总质量降低了 21.75%,实现了轻量化和低成本的目标;最后又对标识设备的写字机构进行了运动学和瞬态动力学分析,为该结构的改进及优化提供理论依据。