随着我国铁塔行业的发展,对于角钢的需求量越来越大,同时,对于角钢的加工要求也越来越高。开式压力机是角钢加工的常用设备,由于其机身结构的原因,在实际生产时会发生角变形,从而影响加工工件的质量。因此,对机身结构进行合理的设计、分析以及改进,能够缩短设计周期、降低生产成本,对工程实际应用与学术理论研究都有重要的意义。本文以BNC100型数控冲孔打字机为研究对象,对其进行总体结构设计,采用有限元的方法对冲孔打字机进行强度、刚度以及模态分析,在此基础上对该机型进行结构改进,从而达到降低生产成本的目的。本文主要研究内容如下:(1)确定了冲孔打字机各部分的参数,对其进行总体结构设计,确定了冲孔打字机各部分的装配关系,获得了整体装配图。(2)采用有限元的方法,对BNC100型数控冲孔打字机中间工位加载与偏心工位加载两种工况进行结构刚度与强度分析。建立了冲孔打字机有限元分析模型,获得了中间工位加载时,冲裁力对机身角变形与喉口应力的影响规律。对偏心工位加载进行分析,获得了冲裁力对机身扭转变形角、喉口应力的影响规律,为冲孔打字机结构的改进奠定了基础。(3)对数控冲孔打字机进行模态分析,得到了前五阶固有频率和振型,前五阶固有频率分别为69.779Hz、86.173Hz、186.28Hz、193.21Hz、221.89Hz。通过模态分析,可确定冲孔打字机的振动区域,为冲孔打字机改进时避免结构共振供依据。(4)在保证机身强度与刚度的前提下,以结构分析和模态分析为基础,采用正交试验和最小二乘原理,获得了冲孔打字机的优化方案。优化后的机身重量比之前减少了81.5kg。(5)根据优化方案,建立了改进后的有限元分析模型,对改进后的冲孔打字机进行结构与模态分析。改进后冲孔打字机的结构强度、刚度和固有频率均得到了提高,从而冲孔打字机的静态和动态性能都有所提高。