本文關(guān)鍵詞：擠壓鑄造裝備壓射機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)配合中的摩擦研究

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【摘要】：擠壓鑄造設(shè)備是實(shí)現(xiàn)擠壓鑄造技術(shù)的重要平臺(tái),壓射機(jī)構(gòu)是擠壓鑄造裝備的核心部件。擠壓鑄造工藝過(guò)程中壓射機(jī)構(gòu)在交變的熱、機(jī)械載荷作用下,沖頭和壓室的配合間隙值會(huì)發(fā)生改變,使沖頭和壓室間的摩擦變得復(fù)雜,不利于沖頭和壓室間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),甚至造成咬合卡死,嚴(yán)重影響壓射工藝和壓射機(jī)構(gòu)使用壽命。目前的研究中較少定量地研究壓室和沖頭間的摩擦對(duì)壓射過(guò)程動(dòng)態(tài)配合狀態(tài)的影響,因此本文對(duì)此進(jìn)行了數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究,為壓射機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。本文首先建立了摩擦副間的潤(rùn)滑油膜數(shù)值計(jì)算模型,在美孚齒輪油潤(rùn)滑條件下,計(jì)算出壓室-沖頭在不同間隙值下的載荷力以及潤(rùn)滑油膜壓力分布曲線。根據(jù)潤(rùn)滑油膜數(shù)值計(jì)算模型的結(jié)果,在MM-2000環(huán)-塊摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦試驗(yàn),研究載荷力和潤(rùn)滑劑對(duì)壓室與沖頭之間摩擦性能的影響,并對(duì)摩擦系數(shù)的計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明,在定載荷下沖頭潤(rùn)滑油具有較好的潤(rùn)滑性能;在美孚齒輪油潤(rùn)滑下,隨著載荷的增大摩擦副間形成了良好的潤(rùn)滑油膜;而且試驗(yàn)值和數(shù)值計(jì)算值間的誤差保持在10%之內(nèi),可說(shuō)明數(shù)值計(jì)算模型與試驗(yàn)方案的合理性。在是否考慮摩擦作用條件下,利用壓射機(jī)構(gòu)試驗(yàn)裝置對(duì)兩種不同模型進(jìn)行成形試驗(yàn),對(duì)相關(guān)位置的溫度和變形進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量;然后使用鑄造模擬軟件Pro CAST,引入此前的摩擦副試驗(yàn)結(jié)果,根據(jù)工藝試驗(yàn)條件進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,將溫度和變形的模擬值和試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比,可知摩擦耦合模型的模擬結(jié)果與試驗(yàn)值間的誤差為12%,而通用模型與試驗(yàn)值的誤差為20%,表明摩擦耦合模型的準(zhǔn)確性和有效性。將摩擦耦合數(shù)學(xué)模型運(yùn)用到2500 k N擠壓鑄造設(shè)備壓射機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)配合研究中,研究壓室與沖頭間的摩擦對(duì)其動(dòng)態(tài)配合間隙的影響。模擬結(jié)果表明在考慮摩擦的條件下壓射機(jī)構(gòu)的間隙值為0.075mm,而無(wú)摩擦條件下的間隙值為0.08mm,主要因?yàn)槟Σ翆?duì)沖頭的變形速率的影響大于壓室的變形速率,使摩擦耦合模型下的間隙值較小;最后對(duì)沖頭和壓室間四種不同的初始配合間隙值進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了不同的初始間隙值對(duì)壓射機(jī)構(gòu)壓射行為的影響,模擬結(jié)果表明2500k N擠壓鑄造設(shè)備中壓室內(nèi)徑為63mm、壁厚為32mm的壓射機(jī)構(gòu)的初始配合間隙的設(shè)計(jì)值在0.12mm和0.13mm之間較為合理。
【關(guān)鍵詞】：擠壓鑄造 壓射機(jī)構(gòu) 摩擦性能 動(dòng)態(tài)間隙
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG233.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 擠壓鑄造設(shè)備的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 壓射機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 壓射機(jī)構(gòu)的變形規(guī)律13-14
• 1.3.2 壓射機(jī)構(gòu)配合間隙的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則14-15
• 1.3.3 壓射機(jī)構(gòu)摩擦磨損研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 機(jī)械結(jié)構(gòu)摩擦數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)摩擦磨損概述16-17
• 1.4.2 數(shù)值模擬在零件成形摩擦方面的應(yīng)用17-18
• 1.5 提高壓射機(jī)構(gòu)使用壽命的措施18-20
• 1.6 研究意義和主要內(nèi)容20-21
• 1.7 課題來(lái)源21-22
• 第二章 壓射機(jī)構(gòu)的傳熱潤(rùn)滑摩擦數(shù)學(xué)模型22-32
• 2.1 流體動(dòng)力學(xué)方程22-24
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程22-23
• 2.1.2 動(dòng)量守恒方程23
• 2.1.3 能量守恒方程23-24
• 2.2 動(dòng)壓潤(rùn)滑數(shù)學(xué)模型24-27
• 2.2.1 基本假設(shè)25
• 2.2.2 平均Reynolds方程25-26
• 2.2.3 潤(rùn)滑油膜厚度26
• 2.2.4 摩擦力與摩擦熱26-27
• 2.2.5 潤(rùn)滑油膜的傳熱模型27
• 2.3 溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型27-28
• 2.4 應(yīng)力場(chǎng)數(shù)學(xué)模型28-29
• 2.5 熱-力耦合數(shù)學(xué)模型29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-32
• 第三章 壓射沖頭與壓室的摩擦特性研究32-45
• 3.1 不可壓穩(wěn)態(tài)線接觸潤(rùn)滑數(shù)值模型32-38
• 3.1.1 潤(rùn)滑數(shù)值模型的建立32-34
• 3.1.2 潤(rùn)滑數(shù)值模型計(jì)算34-35
• 3.1.3 礦物油潤(rùn)滑下的理論摩擦系數(shù)35-38
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)材料38-39
• 3.2.1 試驗(yàn)設(shè)備38
• 3.2.2 試驗(yàn)材料38-39
• 3.3 試驗(yàn)方法39
• 3.4 摩擦副實(shí)物圖及試驗(yàn)安裝圖39-42
• 3.5 試驗(yàn)結(jié)果與討論42-44
• 3.5.1 不同潤(rùn)滑劑對(duì)摩擦副摩擦性能的影響42-43
• 3.5.2 不同載荷對(duì)摩擦副摩擦性能的影響43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 摩擦對(duì)壓射機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)配合的影響45-65
• 4.1 壓射機(jī)構(gòu)試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)條件45-49
• 4.1.1 壓射機(jī)構(gòu)試驗(yàn)裝置45-47
• 4.1.2 試驗(yàn)方法47-48
• 4.1.3 試驗(yàn)條件48-49
• 4.2 數(shù)值模型及模擬前處理49-54
• 4.2.1 ProCAST擠壓鑄造模擬軟件49-50
• 4.2.2 有限元模型50-51
• 4.2.3 數(shù)值模擬前處理51-54
• 4.2.3.1 各零件的材料特性51-52
• 4.2.3.2 界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及邊界條件設(shè)置52-53
• 4.2.3.3 沖頭-壓室間潤(rùn)滑摩擦的數(shù)值模擬53-54
• 4.3 結(jié)果對(duì)比分析與討論54-63
• 4.3.1 沖頭結(jié)果對(duì)比分析55-58
• 4.3.2 壓室結(jié)果對(duì)比分析58-62
• 4.3.3 壓射機(jī)構(gòu)間隙值的對(duì)比驗(yàn)證62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 基于數(shù)值模擬的壓射機(jī)構(gòu)配合間隙設(shè)計(jì)65-77
• 5.1 數(shù)值模型及網(wǎng)格劃分65-66
• 5.2 數(shù)值模型前處理66-69
• 5.2.1 數(shù)值模擬方法66-67
• 5.2.2 界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及邊界條件設(shè)置67-68
• 5.2.3 沖頭-壓室間潤(rùn)滑摩擦的數(shù)值模擬68-69
• 5.3 模擬結(jié)果對(duì)比分析與討論69-73
• 5.3.1 沖頭模擬結(jié)果對(duì)比分析69-71
• 5.3.2 壓室模擬結(jié)果對(duì)比分析71-72
• 5.3.3 模擬間隙值對(duì)比分析72-73
• 5.4 壓射機(jī)構(gòu)初始配合間隙值的設(shè)計(jì)73-76
• 5.4.1 不同初始配合間隙值的數(shù)值模擬74-75
• 5.4.2 間隙值的變化對(duì)壓射行為的影響75-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果85-86
• 致謝86-87
• 附件87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：937557