本文關(guān)鍵詞：大功率LED燈具散熱鋁型材擠壓模具設(shè)計及數(shù)值模擬

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【摘要】：LED具有低消耗、高亮度、壽命長等特點(diǎn)，在大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的今天正日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著綠色照明事業(yè)的推進(jìn)，LED燈具的應(yīng)用越來越廣泛。為盡可能降低由散熱問題而產(chǎn)生的光衰現(xiàn)象，散熱鋁型材的規(guī)格品種不斷增多，目前最常見的為翅片型，且擠壓成形是最主要的生產(chǎn)方式。 鋁擠壓工藝參數(shù)的設(shè)定對型材的質(zhì)量有重要影響。但在實際加工過程中，模具設(shè)計仍處于經(jīng)驗類比的階段，需要通過反復(fù)試模、修模來保證設(shè)計成功率，不僅生產(chǎn)率低、成本高、周期長，而且產(chǎn)品質(zhì)量難以保證。同時鋁擠壓成形是一個非常復(fù)雜的過程，采用傳統(tǒng)方法探究材料在擠壓模具型腔內(nèi)的變形機(jī)理難度較大。 而采用數(shù)值模擬方法，不但可以獲得金屬在變形過程中的物理量（速度、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等）的分布及變形情況，而且可以了解金屬的變形機(jī)理，從而預(yù)測型材可能出現(xiàn)的扭擰、彎曲等缺陷，及時修�；蚋淖児に噮�(shù)，在一定程度上減少模具返修次數(shù)，既提高產(chǎn)品質(zhì)量，又降低了成本。 論文主要研究內(nèi)容及取得成果如下： (1)討論了任意拉格朗日歐拉法的基本原理及控制方程，運(yùn)用有限元軟件(HyperXtrude)模擬棒材擠壓過程，獲得了棒材斷面上物理場量(溫度、速度)的分布，并將數(shù)值模擬結(jié)果與實驗進(jìn)行對比，分析表明二者變形趨勢基本吻合，證明該方法可以成功地預(yù)測擠壓過程中可能出現(xiàn)的潛在缺陷，為工藝參數(shù)的制定和模具設(shè)計提供了理論依據(jù)。 (2)根據(jù)擠壓模具設(shè)計的相關(guān)理論及原則，設(shè)計出翅片型大功率LED燈具散熱鋁型材的擠壓模具，并完成了大功率LED燈具散熱鋁型材擠壓有限元模型的構(gòu)建，然后模擬擠壓過程，獲得了鋁合金在擠壓成形過程中的速度場、溫度場、應(yīng)變速率場以及應(yīng)力場的分布情況。 (3)系統(tǒng)研究了擠壓溫度、擠壓速度以及擠壓比對擠壓成形過程的影響，獲得了工藝參數(shù)對溫度、擠壓力和變形情況的影響規(guī)律。 (4)在田口玄一方法基礎(chǔ)上以降低擠壓力為目標(biāo)對擠壓工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，采用方差分析來確定各工藝參數(shù)對擠壓力的影響。研究表明，擠壓速度對擠壓力的影響最大，，坯料直徑次之，坯料預(yù)熱溫度的影響較小，模具預(yù)熱溫度的影響最小。
【關(guān)鍵詞】：LED燈具散熱翅片 擠壓模具 數(shù)值模擬 工藝優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG379;TG375.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 大功率 LED 燈具散熱鋁型材12-15
• 1.2.1 大功率 LED 燈具翅片型散熱器12-13
• 1.2.2 散熱片成形方式13-14
• 1.2.3 散熱片成形方式比較14-15
• 1.3 鋁型材擠壓模具15-17
• 1.3.1 擠壓模具技術(shù)發(fā)展概況15-16
• 1.3.2 擠壓模具設(shè)計需考慮的主要因素16-17
• 1.4 擠壓成形的研究概況17-19
• 1.4.1 擠壓技術(shù)及其發(fā)展概況17-18
• 1.4.2 擠壓成形過程18-19
• 1.5 擠壓成形數(shù)值模擬方法19-20
• 1.6 鋁型材擠壓成形研究發(fā)展概況20-22
• 1.6.1 國外研究發(fā)展概況20-21
• 1.6.2 國內(nèi)研究發(fā)展概況21-22
• 1.7 選題意義及主要研究內(nèi)容22-25
• 1.7.1 選題意義22-23
• 1.7.2 主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 鋁型材擠壓成形數(shù)值模擬方法25-35
• 2.1 引言25
• 2.2 任意拉格朗日——?dú)W拉法基本理論25-28
• 2.2.1 基本概念25-27
• 2.2.2 控制方程27-28
• 2.3 關(guān)于 HyperXtrude28-29
• 2.4 數(shù)值模擬算例29-33
• 2.4.1 模具設(shè)計29-30
• 2.4.2 有限元模型建立30-32
• 2.4.3 結(jié)果分析32
• 2.4.4 實驗驗證32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 大功率 LED 燈具散熱鋁型材擠壓模具設(shè)計35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 導(dǎo)流模的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)35-36
• 3.3 大功率 LED 燈具散熱鋁型材擠壓模具結(jié)構(gòu)設(shè)計36-42
• 3.3.1 型材截面設(shè)計36-37
• 3.3.2 模具外形尺寸的確定37
• 3.3.3 模孔在模具斷面上的合理布置37-38
• 3.3.4 �？壮叽缭O(shè)計38-39
• 3.3.5 工作帶設(shè)計39
• 3.3.6 導(dǎo)流腔設(shè)計39-40
• 3.3.7 空刀尺寸設(shè)計40
• 3.3.8 模具強(qiáng)度計算及校核40-42
• 3.4 模具材料選取42-43
• 3.5 模具設(shè)計的基本要求43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第4章 大功率 LED 燈具散熱鋁型材擠壓數(shù)值模擬45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 鋁型材擠壓成形缺陷的主要形式45-47
• 4.3 幾何模型與有限元模型建立47-51
• 4.3.1 模具設(shè)計方案47-48
• 4.3.2 有限元模型建立48-51
• 4.4 模擬結(jié)果及討論51-55
• 4.4.1 應(yīng)力應(yīng)變分析52
• 4.4.2 擠壓過程溫度變化分析52-53
• 4.4.3 型材截面速度分析53-54
• 4.4.4 型材截面溫度分析54
• 4.4.5 成形過程中的金屬流動54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第5章 擠壓工藝參數(shù)對擠壓成形的影響57-77
• 5.1 引言57-58
• 5.2 擠壓速度對型材擠壓的影響58-61
• 5.3 擠壓溫度對型材擠壓的影響61-63
• 5.4 擠壓比對型材擠壓的影響63-67
• 5.5 擠壓工藝參數(shù)優(yōu)化67-75
• 5.5.1 試驗設(shè)計67
• 5.5.2 正交試驗方案的確定67-69
• 5.5.3 試驗數(shù)據(jù)分析與討論69-75
• 5.6 本章小結(jié)75-77
• 第6章 結(jié)論及展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 致謝83

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：634900