镁合金等通道转角挤压液压机强度分析及优化

发布时间：2017-11-04 12:19

  本文关键词：镁合金等通道转角挤压液压机强度分析及优化

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【摘要】：近十几年来,随着科技发展的要求,镁及镁合金由于其优良的性能,丰富的贮藏资源,迅速成为一种具有巨大应用潜力的轻金属结构材料。但由于其较差的机械性能和抗腐蚀性,传统的镁合金加工方法已不能满足现代研究领域的要求,目前一种源自于大塑性变形理论的加工方法受到了世界各国该研究领域学者的关注,这种方法我们称之为等通道转角挤压制备超细晶材料的方法。选用合适的制造设备来实现这种方法成为一种必要的发展趋势。与此同时,液压机作为现代制造加工领域重中之重的生产设备,鉴于其应用领域之广泛,且结构上又具有良好的灵活性,因此成为研究金属材料加工变形性能的制造设备的首选。框架式液压机结构作为液压机行业的主流设计,被应用于本文中的机身设计,此台液压机机架主要由上、下横梁、左纵梁、右纵梁以及四根导柱组成,挤压成型过程采用模具进行控制。在框架式液压机的结构设计中,机身作为其中主要的承重部件,不但承载着大部分零件的重量,同时还承载油缸工作时所产生的公称压力。制造成型的挤压模具作为挤压的终端工具,其结构的设计是否符合要求,对镁铝合金棒料在通过挤压通道后产生的应变量能否达到标准会产生影响。如果机身因刚度不足而在工作过程中产生结构变形,因与模具的耦合关系,从而会影响到最终的加工精度,使实验效果不够理想。为了避免因用传统方法设计机身而导致的原材料浪费、结构冗余的问题,本文结合有限元模拟分析手段,对液压机的机架和模具机构进行数值模拟,在有效的分析结果下,对结构设计的不合理处进行优化,从而提高液压机机身的各项性能。首先,根据实际情况中机架承受的载荷,在ANSYS软件中施加载荷约束,对机身进行结构静力分析,确定机身在承受工作载荷下的应力场分布及变形程度,从而获得该结构设计上的应力集中区和结构设计中的薄弱环节。其次,根据建立好的机架三维模型,结合相关的基础理论,对此等通道转角挤压液压机的机身本体进行有限元模态分析,从而得到前十阶的固有频率和相关振型模拟结果。再次,在Pro-E软件中建立模具的简化模型,根据模具在挤压过程中处于的温度环境,受到油缸的挤压推力大小以及挤压速度等因素的影响情况下,将模型导入ANSYS workbench有限元软件中求解,计算结果将给出模具的应力分布图,从而可以确定模具在载荷作用下的应力值是否合理。最后,依据有限元软件给出的结构静力学和动力学分析结果,对机架和模具的应力集中区和应力值偏大的结构设计处,进行重新的设计优化,之后再次进行模拟分析计算,从而使结构的整体应力值降低,使之处于工作受力的安全范围内,达到最终的使用要求。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379

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本文编号：1139381