本文關鍵詞：不等長工作帶對擠壓過程流變及溫變行為的影響

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【摘要】：隨著高速列車、航天航空、艦船兵器、機械制造工業(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、斷面形狀復雜化發(fā)展的同時,也給擠壓模具的設計帶來了較大挑戰(zhàn)。擠壓模具不等長工作帶是平衡擠出型材斷面各部位金屬流速,獲得高表面質量、高尺寸精度制品的關鍵。大型鋁合金實心型材擠壓模具不等長工作帶結構復雜、尺寸變化大,設計難度大。依靠源于工程類比的傳統(tǒng)設計方法,很難對不等長工作帶結構尺寸進行合理的設計。以數(shù)值模擬方法取代部分實驗,已成為研究復雜構件成形過程金屬流變控制的最有效手段,采用有限元法對不等長工作帶結構尺寸進行模擬分析,獲得不等長工作帶對金屬流變行為、溫變行為的影響規(guī)律,預測產(chǎn)品成形質量,提高模具設計效率,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)值模擬結合均方差法研究了不等長工作帶結構尺寸對型材斷面金屬流速及溫度的影響,獲得了不等長工作帶長度對金屬流速的阻礙規(guī)律,建立了工作帶長度與金屬流速之間的比例關系。研究結果表明,工作帶長度L增加1mm,型材斷面最大流度降低0.9mm/s。當采用工作帶長度L為5~6mm設計時,型材斷面SDV值為0.2,金屬流速分布均勻,型材外形較好。此時的工作帶面積配置比SL/SR取值為1.00~1.05。當L為6mm時型材頭部彎曲偏移量取得最小值:0.19mm,0.57mm,此時型材非常接近外形平直的型材輪廓,有效改善了左側刀彎現(xiàn)象。工作帶長度的變化對型材表面的溫度分布影響較小,溫升僅為2oC,但對應力分布影響較大,應力值改變約50MPa。在此基礎上,基于將模具和工作帶設為兩個獨立的幾何實體的分體式幾何建模,同時在擠壓筒內(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侖摩擦模型,針對企業(yè)實際擠壓大型鋁型材時產(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心型材擠壓過程中,不等長工作帶結構尺寸對金屬流動行為及成形質量的影響,通過對不同部位工作帶結構尺寸優(yōu)化設計,有效的提高了型材斷面金屬流動的均勻性,改善了型材表面應力集中現(xiàn)象,獲得了擠出型材斷面溫度場分布規(guī)律。研究結果表明,將流速最慢部位工作帶長度由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;工作帶最長部位的型材表面溫度最高,工作帶最短部位溫度最低;無應力集中現(xiàn)象。
【關鍵詞】：鋁型材 擠壓 不等長工作帶 流速
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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10-11
• 1.2.2 鋁型材及擠壓模具分類11-12
• 1.3 鋁型材擠壓技術研究現(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 主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 擠壓有限元模擬的理論基礎18-24
• 2.1 剛粘塑性有限元理論18-20
• 2.1.1 基本假設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方程20-21
• 2.3 FORGE軟件介紹21-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第三章 不等長工作帶對金屬流變與溫變的影響24-40
• 3.1 有限元模型的構建24-27
• 3.1.1 初始模具設計方案24-26
• 3.1.2 邊界條件設置26-27
• 3.2 等長工作帶擠壓模擬結果分析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 溫度場分析29-30
• 3.2.4 速度場分析30-32
• 3.3 不等長工作帶對金屬流動的影響規(guī)律32-38
• 3.3.1 不等長工作帶設計方案32-33
• 3.3.2 型材彎曲偏移量分析33-35
• 3.3.3 型材斷面速度場分析35-36
• 3.3.4 型材斷面溫度場分析36-38
• 3.4 擠壓實驗驗證38-39
• 3.5 本章小結39-40
• 第四章 大斷面鋁型材擠壓模工作帶優(yōu)化設計40-54
• 4.1 不等長工作帶結構尺寸40-42
• 4.2 幾何模型構建及邊界條件42-43
• 4.3 模擬結果分析43-46
• 4.4 不等長工作帶優(yōu)化設計46-52
• 4.4.1 擠出型材外形分析47
• 4.4.2 金屬流速場分析47-49
• 4.4.3 溫度場分布49-51
• 4.4.4 應力場分布51-52
• 4.5 擠壓實驗驗證52-53
• 4.6 本章小結53-54
• 結論54-55
• 參考文獻55-59
• 致謝59-60
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及取得的科研成果60-61
• 個人簡歷61

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1 武金有,Д.П.古日尼蹉夫,Ю.Н.古明紐克;擠壓過程的分類[J];鍛壓機械;2000年05期

2 苑世劍;李峰;劉鋼;;不同摩擦擠壓過程中金屬流動行為的變形分區(qū)研究[J];金屬學報;2007年02期

3 陳鋒亮;魏益民;張波;孫照勇;;食品擠壓過程中水分的作用及變化研究進展[J];食品科學;2009年21期

4 段苗苗;耿小亮;張永久;黃劍賢;岳珠峰;;孔擠壓過程中孔邊應力應變演化規(guī)律的試驗與模擬研究[J];工程力學;2013年11期

5 宋海潮;;鋁合金擠壓過程中溫度場變化的有限元模擬分析[J];機械管理開發(fā);2009年04期

6 鄧子玉;王傳輝;張金標;;黃銅棒多模孔擠壓過程模擬[J];熱加工工藝;2012年05期

7 L.C.Uitenham ,P.H.Geil ,曹貴安;硬聚氯乙烯擠壓過程形態(tài)與性質的研究[J];聚氯乙烯;1982年03期

8 薛文林;擠壓過程的強化[J];輕金屬;1994年03期

9 丁永祥,夏巨諶,胡國安;橫向擠壓過程的模擬分析[J];華中理工大學學報;1992年05期

10 徐學明;擠壓過程中的碳水化合物 蛋白質和脂肪[J];食品與機械;1995年05期

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1 劉偉;高錦張;賈俐俐;;多腔壁板鋁型材分流組合模具擠壓過程模擬[A];第三屆華東六省一市塑性工程學術年會論文集[C];2005年

2 和優(yōu)鋒;謝水生;程磊;;蝶形模擠壓過程數(shù)值模擬研究[A];北京機械工程學會2012年優(yōu)秀論文評選論文集[C];2012年

3 房巖強;魏益民;張波;;擠壓過程中蛋白質結構的變化[A];中國農(nóng)業(yè)工程學會2011年學術年會論文集[C];2011年

4 程磊;謝水生;黃國杰;;基于FVM的分流模非穩(wěn)態(tài)擠壓過程數(shù)值模擬研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

5 王亮;周惠明;錢海峰;;早餐谷物的研究進展——擠壓過程中原料成分的變化[A];中國糧油學會第三屆學術年會論文選集（下冊）[C];2004年

6 杜德恒;宋繼順;馬敘;尹康;崔宏祥;;基于流動速度場控制的彎曲管件雙凸模擠壓過程有限元模擬[A];第六屆華北（擴大）塑性加工學術年會文集[C];2009年

7 董玉平;湯愛君;高名旺;;生物質擠壓過程中的靜水壓應力[A];2005年中國生物質能技術與可持續(xù)發(fā)展研討會論文集[C];2005年

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1 ;不銹鋼無縫管新工藝——圓坯擴孔和擠壓[N];世界金屬導報;2011年

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1 吳向紅;鋁型材擠壓過程有限體積數(shù)值模擬及軟件開發(fā)技術的研究[D];山東大學;2006年

2 侯文榮;鋁合金型材擠壓過程的傳熱行為與溫度控制研究[D];北京科技大學;2015年

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1 黃莊泉;空心異型鋁型材擠壓過程數(shù)值分析及模具工作帶優(yōu)化研究[D];湖南工業(yè)大學;2015年

2 馬玉;不等長工作帶對擠壓過程流變及溫變行為的影響[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學;2015年

3 溫道勝;鋁合金型材穩(wěn)態(tài)擠壓過程有限體積法數(shù)值模擬關鍵技術研究[D];山東大學;2012年

4 甘才軍;復合材料液—固擠壓過程辨識與控制[D];西北工業(yè)大學;2004年

5 王堯;鋁合金型材分流擠壓過程的數(shù)值模擬研究[D];華南理工大學;2010年

6 王彬;大型鋁型材擠壓過程中金屬流動規(guī)律的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2008年

7 劉承祿;6082鋁合金擠壓過程模擬與組織性能研究[D];重慶大學;2011年

8 柴國瑞;鋁合金內(nèi)腔筋筒形件擠壓過程數(shù)值分析研究[D];中北大學;2008年

9 劉滿門;反應合成Ag/SnO_2復合材料擠壓過程的有限元模擬[D];昆明理工大學;2008年

10 羅永新;鎂合金擠壓過程模擬實驗研究[D];湖南大學;2007年

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本文編號：891010