铝型材挤压过程中固定挤压垫弹性变形量研究

发布时间：2019-11-06 21:00

【摘要】：介绍了铝挤压用固定挤压垫的作用,分析了几种不同的固定挤压垫的结构特点;提出了铝挤压机用固定挤压垫的设计原则,根据固定挤压垫在挤压方向的受力平衡条件建立了固定挤压垫膨胀环完全弹性变形条件,通过理论分析和有限元数值模拟优化,得到了膨胀环外环直径增大量和承压垫所受挤压力的关系曲线,据此确定了大型铝挤压机用固定挤压垫的结构尺寸。在125 MN油压双动铝挤压机上进行了实验,实验证明,建立的固定挤压垫膨胀环完全弹性变形条件可以作为固定挤压垫的设计依据,提出的固定挤压垫设计方法和有限元模拟结果准确,可以有效地提高固定挤压垫的使用寿命。
【图文】：

增大量亦即膨胀量和回弹是整个设计的关键［4］。根据固定挤压垫的结构和工作状况，建立固定挤压垫的受力状况如图2所示。图2固定挤压垫受力状况Fig.2Stressanalysisoffixeddummyblock按照图2的受力情况，建立固定挤压垫在挤压方向的受力平衡条件如下:σ1πd21+σ1π(D21－d21)=σ2π(D22－d22)(1)σ1πD21=σ2π(D22－d22)(2)式中:σ1为固定挤压垫前端面沿挤压方向的应力;σ2为固定挤压垫后端面的支撑应力;D1为膨胀环前端的外径;D2为膨胀环后端支撑处的外径;d1为承压垫的外径;d2为膨胀环后端支撑处的内径。对固定挤压垫的膨胀环进行受力分析［5］，建立膨胀环的受力情况如图3所示。图3膨胀环受力状况Fig.3Stressanalysisofexpandingring在和承压垫接触的斜面上，膨胀环所受压力如下:F3=12σ3π(d3+d1)lcosα=σ3π(d3+d1)l2cosα(3)在挤压方向上，膨胀环的受力平衡条件如下:σ3π(d3+d1)l2tanα+σ1π(D21－d21)=σ2π(D22－d22)(4)式中:σ3为膨胀环受力面上的应力;d3为膨胀环斜面下端的开槽直径;l为斜面Y方向长度。按照圆环受均匀分布内压力的弹性力学［6］理论，建立膨胀环受力模型如图4所示。图4受力模型Fig.4Stressmodel固定挤压垫的设计关键是确定挤压垫膨胀环何时完全弹性变形，并确保每次弹性变形后能完全恢复。铝挤压机适用于各种铝及铝合金，对于不同的铝合金而言，屈服强度不同，所需的挤压力不同［7］，即多数情况下挤压过程不在公称挤压力下进行;同时，对于挤压过程本身而言，突破时?

alysisoffixeddummyblock按照图2的受力情况，建立固定挤压垫在挤压方向的受力平衡条件如下:σ1πd21+σ1π(D21－d21)=σ2π(D22－d22)(1)σ1πD21=σ2π(D22－d22)(2)式中:σ1为固定挤压垫前端面沿挤压方向的应力;σ2为固定挤压垫后端面的支撑应力;D1为膨胀环前端的外径;D2为膨胀环后端支撑处的外径;d1为承压垫的外径;d2为膨胀环后端支撑处的内径。对固定挤压垫的膨胀环进行受力分析［5］，建立膨胀环的受力情况如图3所示。图3膨胀环受力状况Fig.3Stressanalysisofexpandingring在和承压垫接触的斜面上，膨胀环所受压力如下:F3=12σ3π(d3+d1)lcosα=σ3π(d3+d1)l2cosα(3)在挤压方向上，膨胀环的受力平衡条件如下:σ3π(d3+d1)l2tanα+σ1π(D21－d21)=σ2π(D22－d22)(4)式中:σ3为膨胀环受力面上的应力;d3为膨胀环斜面下端的开槽直径;l为斜面Y方向长度。按照圆环受均匀分布内压力的弹性力学［6］理论，建立膨胀环受力模型如图4所示。图4受力模型Fig.4Stressmodel固定挤压垫的设计关键是确定挤压垫膨胀环何时完全弹性变形，并确保每次弹性变形后能完全恢复。铝挤压机适用于各种铝及铝合金，对于不同的铝合金而言，屈服强度不同，所需的挤压力不同［7］，即多数情况下挤压过程不在公称挤压力下进行;同时，对于挤压过程本身而言，，突破时所需的挤压力最大，之后挤压力随着挤压行程增大而下降，在挤压快结束时又增大，故固定挤压垫端面的挤压力多数情况下小于公称挤压力，因此在设计时，固定挤压垫膨?

【参考文献】

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本文编号：2556899