本文關(guān)鍵詞：鎂合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓液壓機強度分析及優(yōu)化

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【摘要】：近十幾年來,隨著科技發(fā)展的要求,鎂及鎂合金由于其優(yōu)良的性能,豐富的貯藏資源,迅速成為一種具有巨大應(yīng)用潛力的輕金屬結(jié)構(gòu)材料。但由于其較差的機械性能和抗腐蝕性,傳統(tǒng)的鎂合金加工方法已不能滿足現(xiàn)代研究領(lǐng)域的要求,目前一種源自于大塑性變形理論的加工方法受到了世界各國該研究領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注,這種方法我們稱之為等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備超細晶材料的方法。選用合適的制造設(shè)備來實現(xiàn)這種方法成為一種必要的發(fā)展趨勢。與此同時,液壓機作為現(xiàn)代制造加工領(lǐng)域重中之重的生產(chǎn)設(shè)備,鑒于其應(yīng)用領(lǐng)域之廣泛,且結(jié)構(gòu)上又具有良好的靈活性,因此成為研究金屬材料加工變形性能的制造設(shè)備的首選。框架式液壓機結(jié)構(gòu)作為液壓機行業(yè)的主流設(shè)計,被應(yīng)用于本文中的機身設(shè)計,此臺液壓機機架主要由上、下橫梁、左縱梁、右縱梁以及四根導(dǎo)柱組成,擠壓成型過程采用模具進行控制。在框架式液壓機的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,機身作為其中主要的承重部件,不但承載著大部分零件的重量,同時還承載油缸工作時所產(chǎn)生的公稱壓力。制造成型的擠壓模具作為擠壓的終端工具,其結(jié)構(gòu)的設(shè)計是否符合要求,對鎂鋁合金棒料在通過擠壓通道后產(chǎn)生的應(yīng)變量能否達到標準會產(chǎn)生影響。如果機身因剛度不足而在工作過程中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形,因與模具的耦合關(guān)系,從而會影響到最終的加工精度,使實驗效果不夠理想。為了避免因用傳統(tǒng)方法設(shè)計機身而導(dǎo)致的原材料浪費、結(jié)構(gòu)冗余的問題,本文結(jié)合有限元模擬分析手段,對液壓機的機架和模具機構(gòu)進行數(shù)值模擬,在有效的分析結(jié)果下,對結(jié)構(gòu)設(shè)計的不合理處進行優(yōu)化,從而提高液壓機機身的各項性能。首先,根據(jù)實際情況中機架承受的載荷,在ANSYS軟件中施加載荷約束,對機身進行結(jié)構(gòu)靜力分析,確定機身在承受工作載荷下的應(yīng)力場分布及變形程度,從而獲得該結(jié)構(gòu)設(shè)計上的應(yīng)力集中區(qū)和結(jié)構(gòu)設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)。其次,根據(jù)建立好的機架三維模型,結(jié)合相關(guān)的基礎(chǔ)理論,對此等通道轉(zhuǎn)角擠壓液壓機的機身本體進行有限元模態(tài)分析,從而得到前十階的固有頻率和相關(guān)振型模擬結(jié)果。再次,在Pro-E軟件中建立模具的簡化模型,根據(jù)模具在擠壓過程中處于的溫度環(huán)境,受到油缸的擠壓推力大小以及擠壓速度等因素的影響情況下,將模型導(dǎo)入ANSYS workbench有限元軟件中求解,計算結(jié)果將給出模具的應(yīng)力分布圖,從而可以確定模具在載荷作用下的應(yīng)力值是否合理。最后,依據(jù)有限元軟件給出的結(jié)構(gòu)靜力學和動力學分析結(jié)果,對機架和模具的應(yīng)力集中區(qū)和應(yīng)力值偏大的結(jié)構(gòu)設(shè)計處,進行重新的設(shè)計優(yōu)化,之后再次進行模擬分析計算,從而使結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力值降低,使之處于工作受力的安全范圍內(nèi),達到最終的使用要求。
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG379

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本文編號：1139381