本文關(guān)鍵詞：擠壓鑄造裝備壓射機構(gòu)動態(tài)配合中的摩擦研究

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【摘要】：擠壓鑄造設(shè)備是實現(xiàn)擠壓鑄造技術(shù)的重要平臺,壓射機構(gòu)是擠壓鑄造裝備的核心部件。擠壓鑄造工藝過程中壓射機構(gòu)在交變的熱、機械載荷作用下,沖頭和壓室的配合間隙值會發(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運動,甚至造成咬合卡死,嚴重影響壓射工藝和壓射機構(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壓射過程動態(tài)配合狀態(tài)的影響,因此本文對此進行了數(shù)值模擬與試驗研究,為壓射機構(gòu)的設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。本文首先建立了摩擦副間的潤滑油膜數(shù)值計算模型,在美孚齒輪油潤滑條件下,計算出壓室-沖頭在不同間隙值下的載荷力以及潤滑油膜壓力分布曲線。根據(jù)潤滑油膜數(shù)值計算模型的結(jié)果,在MM-2000環(huán)-塊摩擦試驗機上進行摩擦試驗,研究載荷力和潤滑劑對壓室與沖頭之間摩擦性能的影響,并對摩擦系數(shù)的計算結(jié)果和試驗值進行了對比驗證。試驗結(jié)果表明,在定載荷下沖頭潤滑油具有較好的潤滑性能;在美孚齒輪油潤滑下,隨著載荷的增大摩擦副間形成了良好的潤滑油膜;而且試驗值和數(shù)值計算值間的誤差保持在10%之內(nèi),可說明數(shù)值計算模型與試驗方案的合理性。在是否考慮摩擦作用條件下,利用壓射機構(gòu)試驗裝置對兩種不同模型進行成形試驗,對相關(guān)位置的溫度和變形進行實時測量;然后使用鑄造模擬軟件Pro CAST,引入此前的摩擦副試驗結(jié)果,根據(jù)工藝試驗條件進行數(shù)值模擬計算,將溫度和變形的模擬值和試驗值進行對比,可知摩擦耦合模型的模擬結(jié)果與試驗值間的誤差為12%,而通用模型與試驗值的誤差為20%,表明摩擦耦合模型的準確性和有效性。將摩擦耦合數(shù)學(xué)模型運用到2500 k N擠壓鑄造設(shè)備壓射機構(gòu)的動態(tài)配合研究中,研究壓室與沖頭間的摩擦對其動態(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構(gòu)的間隙值為0.075mm,而無摩擦條件下的間隙值為0.08mm,主要因為摩擦對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;最后對沖頭和壓室間四種不同的初始配合間隙值進行數(shù)值模擬,分析了不同的初始間隙值對壓射機構(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的壓射機構(gòu)的初始配合間隙的設(shè)計值在0.12mm和0.13mm之間較為合理。
【關(guān)鍵詞】：擠壓鑄造 壓射機構(gòu) 摩擦性能 動態(tài)間隙
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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 壓射機構(gòu)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3.1 壓射機構(gòu)的變形規(guī)律13-14
• 1.3.2 壓射機構(gòu)配合間隙的設(shè)計準則14-15
• 1.3.3 壓射機構(gòu)摩擦磨損研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 機械結(jié)構(gòu)摩擦數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4.1 機械結(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 課題來源21-22
• 第二章 壓射機構(gòu)的傳熱潤滑摩擦數(shù)學(xué)模型22-32
• 2.1 流體動力學(xué)方程22-24
• 2.1.1 質(zhì)量守恒方程22-23
• 2.1.2 動量守恒方程23
• 2.1.3 能量守恒方程23-24
• 2.2 動壓潤滑數(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 潤滑油膜厚度26
• 2.2.4 摩擦力與摩擦熱26-27
• 2.2.5 潤滑油膜的傳熱模型27
• 2.3 溫度場數(shù)學(xué)模型27-28
• 2.4 應(yīng)力場數(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)線接觸潤滑數(shù)值模型32-38
• 3.1.1 潤滑數(shù)值模型的建立32-34
• 3.1.2 潤滑數(shù)值模型計算34-35
• 3.1.3 礦物油潤滑下的理論摩擦系數(shù)35-38
• 3.2 試驗設(shè)備和試驗材料38-39
• 3.2.1 試驗設(shè)備38
• 3.2.2 試驗材料38-39
• 3.3 試驗方法39
• 3.4 摩擦副實物圖及試驗安裝圖39-42
• 3.5 試驗結(jié)果與討論42-44
• 3.5.1 不同潤滑劑對摩擦副摩擦性能的影響42-43
• 3.5.2 不同載荷對摩擦副摩擦性能的影響43-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 摩擦對壓射機構(gòu)動態(tài)配合的影響45-65
• 4.1 壓射機構(gòu)試驗裝置及試驗條件45-49
• 4.1.1 壓射機構(gòu)試驗裝置45-47
• 4.1.2 試驗方法47-48
• 4.1.3 試驗條件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-壓室間潤滑摩擦的數(shù)值模擬53-54
• 4.3 結(jié)果對比分析與討論54-63
• 4.3.1 沖頭結(jié)果對比分析55-58
• 4.3.2 壓室結(jié)果對比分析58-62
• 4.3.3 壓射機構(gòu)間隙值的對比驗證62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 基于數(shù)值模擬的壓射機構(gòu)配合間隙設(shè)計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-壓室間潤滑摩擦的數(shù)值模擬68-69
• 5.3 模擬結(jié)果對比分析與討論69-73
• 5.3.1 沖頭模擬結(jié)果對比分析69-71
• 5.3.2 壓室模擬結(jié)果對比分析71-72
• 5.3.3 模擬間隙值對比分析72-73
• 5.4 壓射機構(gòu)初始配合間隙值的設(shè)計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】

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本文編號：937557