組合式扁擠壓筒孔形對比分析及筒間過盈量分布研究.pdf

1、金屬擠壓加工是通過施加外力使處于耐壓容器的金屬受到三向壓應(yīng)力作用從而產(chǎn)生塑性變形，然后從指定的孔或間隙中被擠出，最終獲得特定截面形狀及尺寸擠壓件的壓力成型過程。擠壓筒作為擠壓設(shè)備核心的部件，因其工作溫度高、集中應(yīng)力明顯、內(nèi)襯與加工材料頻繁摩擦等客觀因素導(dǎo)致擠壓筒使用壽命過短。國內(nèi)外很多研究已經(jīng)表明，相較圓形擠壓筒而言，扁擠壓筒在擠壓扁寬型材時型材的塑性流動更好，從而可以降低擠壓力，但是因其內(nèi)孔形狀相比圓孔曲率更大，應(yīng)力集中的現(xiàn)象也更明顯

2、，從而很有必要對其進行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化。本文利用三種扁擠壓筒設(shè)計方案與圓形擠壓筒進行對比分析，最終確定雙圓角過渡型扁擠壓筒為最優(yōu)方案，并在此基礎(chǔ)上進行過盈量橢圓度的研究。本文主要進行了以下工作：
　　①因圓擠壓筒和扁擠壓筒的中、外筒均為圓筒且內(nèi)筒外圈相似，具有一定的對比參考價值，所以本文利用平面問題的極坐標解析法，對圓筒受均布壓力時的應(yīng)力分布進行分析計算，然后利用組合式圓筒的應(yīng)力疊加公式進行推導(dǎo)，得到組合式圓擠壓筒在裝配應(yīng)力及靜水壓力

3、作用下的應(yīng)力分布情況，結(jié)合有限元法對組合式圓擠壓筒進行仿真計算，最后將解析解與有限元解進行對比。將圓擠壓筒和扁擠壓筒擠壓相同型材時所需的擠壓力進行對比，發(fā)現(xiàn)扁擠壓筒所需擠壓力遠低于扁擠壓筒，從而確定設(shè)計優(yōu)化扁擠壓筒的必要性。
　?、诟鶕?jù)經(jīng)典力學及實際工程中擠壓筒設(shè)計準則，對橢圓型扁擠壓筒、半圓型扁擠壓筒、雙圓角過渡型扁擠壓筒三種扁擠壓筒建立二維模型。利用有限元軟件對前兩種扁擠壓筒分別設(shè)置不同過盈量進行計算對比，確定圓筒和這兩種扁擠

4、壓筒方案的最優(yōu)過盈量。
　?、蹖Ρ确治鲭p圓角過渡型扁擠壓筒在不同圓角尺寸的應(yīng)力分布，然后選取最優(yōu)的內(nèi)孔尺寸，并將三種扁擠壓筒和圓筒的最優(yōu)解進行橫向?qū)Ρ龋_定雙圓角過渡型扁擠壓筒為最優(yōu)方案進行后續(xù)研究分析。
　　④提出過盈量橢圓度的概念，對雙圓角過渡型扁擠壓筒進行過盈量橢圓度設(shè)計，通過對大量計算數(shù)據(jù)進行對比得到變過盈橢圓度的最優(yōu)解，并通過觀察雙圓角過渡型扁擠壓筒在中筒、內(nèi)筒組合加載時內(nèi)筒的形變量，與內(nèi)筒、中筒組合加壓時內(nèi)筒外表