本文關(guān)鍵詞：不等長(zhǎng)工作帶對(duì)擠壓過(guò)程流變及溫變行為的影響

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【摘要】：隨著高速列車(chē)、航天航空、艦船兵器、機(jī)械制造工業(yè)的快速發(fā)展,金屬擠壓制品向大型化、整體化、尺寸高精度化、斷面形狀復(fù)雜化發(fā)展的同時(shí),也給擠壓模具的設(shè)計(jì)帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)。擠壓模具不等長(zhǎng)工作帶是平衡擠出型材斷面各部位金屬流速,獲得高表面質(zhì)量、高尺寸精度制品的關(guān)鍵。大型鋁合金實(shí)心型材擠壓模具不等長(zhǎng)工作帶結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸變化大,設(shè)計(jì)難度大。依靠源于工程類(lèi)比的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法,很難對(duì)不等長(zhǎng)工作帶結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。以數(shù)值模擬方法取代部分實(shí)驗(yàn),已成為研究復(fù)雜構(gòu)件成形過(guò)程金屬流變控制的最有效手段,采用有限元法對(duì)不等長(zhǎng)工作帶結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行模擬分析,獲得不等長(zhǎng)工作帶對(duì)金屬流變行為、溫變行為的影響規(guī)律,預(yù)測(cè)產(chǎn)品成形質(zhì)量,提高模具設(shè)計(jì)效率,降低生產(chǎn)成本。為此本文以小斷面矩形型材為例,采用數(shù)值模擬結(jié)合均方差法研究了不等長(zhǎng)工作帶結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)型材斷面金屬流速及溫度的影響,獲得了不等長(zhǎng)工作帶長(zhǎng)度對(duì)金屬流速的阻礙規(guī)律,建立了工作帶長(zhǎng)度與金屬流速之間的比例關(guān)系。研究結(jié)果表明,工作帶長(zhǎng)度L增加1mm,型材斷面最大流度降低0.9mm/s。當(dāng)采用工作帶長(zhǎng)度L為5~6mm設(shè)計(jì)時(shí),型材斷面SDV值為0.2,金屬流速分布均勻,型材外形較好。此時(shí)的工作帶面積配置比SL/SR取值為1.00~1.05。當(dāng)L為6mm時(shí)型材頭部彎曲偏移量取得最小值:0.19mm,0.57mm,此時(shí)型材非常接近外形平直的型材輪廓,有效改善了左側(cè)刀彎現(xiàn)象。工作帶長(zhǎng)度的變化對(duì)型材表面的溫度分布影響較小,溫升僅為2oC,但對(duì)應(yīng)力分布影響較大,應(yīng)力值改變約50MPa。在此基礎(chǔ)上,基于將模具和工作帶設(shè)為兩個(gè)獨(dú)立的幾何實(shí)體的分體式幾何建模,同時(shí)在擠壓筒內(nèi)壁、模具表面和變形體之間選用剪切摩擦模型,變形體和工作帶表面之間選用庫(kù)侖摩擦模型,針對(duì)企業(yè)實(shí)際擠壓大型鋁型材時(shí)產(chǎn)生的刀彎缺陷,采用數(shù)值模擬方法分析了大型鋁合金實(shí)心型材擠壓過(guò)程中,不等長(zhǎng)工作帶結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)金屬流動(dòng)行為及成形質(zhì)量的影響,通過(guò)對(duì)不同部位工作帶結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì),有效的提高了型材斷面金屬流動(dòng)的均勻性,改善了型材表面應(yīng)力集中現(xiàn)象,獲得了擠出型材斷面溫度場(chǎng)分布規(guī)律。研究結(jié)果表明,將流速最慢部位工作帶長(zhǎng)度由5mm減少到2mm,金屬流速由2.1mm/s增加到2.3mm/s,將流速最快部位工作帶長(zhǎng)度由19mm增加到25mm,金屬流速由3.9mm/s減少到2.2mm/s,優(yōu)化后的型材斷面最大流速與最小流速之差為0.72mm/s,斷面流速分布較均勻,擠出型材較平直;工作帶最長(zhǎng)部位的型材表面溫度最高,工作帶最短部位溫度最低;無(wú)應(yīng)力集中現(xiàn)象。
【關(guān)鍵詞】：鋁型材 擠壓 不等長(zhǎng)工作帶 流速
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG379
【目錄】：

• 摘要2-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 金屬擠壓概述9-12
• 1.2.1 擠壓方法分類(lèi)10-11
• 1.2.2 鋁型材及擠壓模具分類(lèi)11-12
• 1.3 鋁型材擠壓技術(shù)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 主要研究方法12-14
• 1.3.2 金屬流動(dòng)描述方法14
• 1.3.3 擠壓模具工作帶研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第二章 擠壓有限元模擬的理論基礎(chǔ)18-24
• 2.1 剛粘塑性有限元理論18-20
• 2.1.1 基本假設(shè)18
• 2.1.2 基本方程和邊界條件18-19
• 2.1.3 變分原理19-20
• 2.1.4 剛粘塑性有限元法的求解20
• 2.2 鋁合金熱變形的本構(gòu)方程20-21
• 2.3 FORGE軟件介紹21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 不等長(zhǎng)工作帶對(duì)金屬流變與溫變的影響24-40
• 3.1 有限元模型的構(gòu)建24-27
• 3.1.1 初始模具設(shè)計(jì)方案24-26
• 3.1.2 邊界條件設(shè)置26-27
• 3.2 等長(zhǎng)工作帶擠壓模擬結(jié)果分析27-32
• 3.2.1 型材變形分析27-28
• 3.2.2 擠壓力分析28-29
• 3.2.3 溫度場(chǎng)分析29-30
• 3.2.4 速度場(chǎng)分析30-32
• 3.3 不等長(zhǎng)工作帶對(duì)金屬流動(dòng)的影響規(guī)律32-38
• 3.3.1 不等長(zhǎng)工作帶設(shè)計(jì)方案32-33
• 3.3.2 型材彎曲偏移量分析33-35
• 3.3.3 型材斷面速度場(chǎng)分析35-36
• 3.3.4 型材斷面溫度場(chǎng)分析36-38
• 3.4 擠壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 大斷面鋁型材擠壓模工作帶優(yōu)化設(shè)計(jì)40-54
• 4.1 不等長(zhǎng)工作帶結(jié)構(gòu)尺寸40-42
• 4.2 幾何模型構(gòu)建及邊界條件42-43
• 4.3 模擬結(jié)果分析43-46
• 4.4 不等長(zhǎng)工作帶優(yōu)化設(shè)計(jì)46-52
• 4.4.1 擠出型材外形分析47
• 4.4.2 金屬流速場(chǎng)分析47-49
• 4.4.3 溫度場(chǎng)分布49-51
• 4.4.4 應(yīng)力場(chǎng)分布51-52
• 4.5 擠壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 致謝59-60
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果60-61
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷61

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