鎂合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓液壓機(jī)強(qiáng)度分析及優(yōu)化.pdf

1、近十幾年來，隨著科技發(fā)展的要求，鎂及鎂合金由于其優(yōu)良的性能，豐富的貯藏資源，迅速成為一種具有巨大應(yīng)用潛力的輕金屬結(jié)構(gòu)材料。但由于其較差的機(jī)械性能和抗腐蝕性，傳統(tǒng)的鎂合金加工方法已不能滿足現(xiàn)代研究領(lǐng)域的要求，目前一種源自于大塑性變形理論的加工方法受到了世界各國(guó)該研究領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注，這種方法我們稱之為等通道轉(zhuǎn)角擠壓制備超細(xì)晶材料的方法。選用合適的制造設(shè)備來實(shí)現(xiàn)這種方法成為一種必要的發(fā)展趨勢(shì)。與此同時(shí)，液壓機(jī)作為現(xiàn)代制造加工領(lǐng)域重中之重的生產(chǎn)

2、設(shè)備，鑒于其應(yīng)用領(lǐng)域之廣泛，且結(jié)構(gòu)上又具有良好的靈活性，因此成為研究金屬材料加工變形性能的制造設(shè)備的首選。
　　框架式液壓機(jī)結(jié)構(gòu)作為液壓機(jī)行業(yè)的主流設(shè)計(jì)，被應(yīng)用于本文中的機(jī)身設(shè)計(jì)，此臺(tái)液壓機(jī)機(jī)架主要由上、下橫梁、左縱梁、右縱梁以及四根導(dǎo)柱組成，擠壓成型過程采用模具進(jìn)行控制。在框架式液壓機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，機(jī)身作為其中主要的承重部件，不但承載著大部分零件的重量，同時(shí)還承載油缸工作時(shí)所產(chǎn)生的公稱壓力。制造成型的擠壓模具作為擠壓的終端工具，

3、其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否符合要求，對(duì)鎂鋁合金棒料在通過擠壓通道后產(chǎn)生的應(yīng)變量能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生影響。如果機(jī)身因剛度不足而在工作過程中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形，因與模具的耦合關(guān)系，從而會(huì)影響到最終的加工精度，使實(shí)驗(yàn)效果不夠理想。為了避免因用傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)機(jī)身而導(dǎo)致的原材料浪費(fèi)、結(jié)構(gòu)冗余的問題，本文結(jié)合有限元模擬分析手段，對(duì)液壓機(jī)的機(jī)架和模具機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬，在有效的分析結(jié)果下，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理處進(jìn)行優(yōu)化，從而提高液壓機(jī)機(jī)身的各項(xiàng)性能。
　　首先，根據(jù)實(shí)

4、際情況中機(jī)架承受的載荷，在ANSYS軟件中施加載荷約束，對(duì)機(jī)身進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析，確定機(jī)身在承受工作載荷下的應(yīng)力場(chǎng)分布及變形程度，從而獲得該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的應(yīng)力集中區(qū)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。
　　其次，根據(jù)建立好的機(jī)架三維模型，結(jié)合相關(guān)的基礎(chǔ)理論，對(duì)此等通道轉(zhuǎn)角擠壓液壓機(jī)的機(jī)身本體進(jìn)行有限元模態(tài)分析，從而得到前十階的固有頻率和相關(guān)振型模擬結(jié)果。
　　再次，在Pro-E軟件中建立模具的簡(jiǎn)化模型，根據(jù)模具在擠壓過程中處于的溫度環(huán)境，受

5、到油缸的擠壓推力大小以及擠壓速度等因素的影響情況下，將模型導(dǎo)入ANSYS workbench有限元軟件中求解，計(jì)算結(jié)果將給出模具的應(yīng)力分布圖，從而可以確定模具在載荷作用下的應(yīng)力值是否合理。
　　最后，依據(jù)有限元軟件給出的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果，對(duì)機(jī)架和模具的應(yīng)力集中區(qū)和應(yīng)力值偏大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處，進(jìn)行重新的設(shè)計(jì)優(yōu)化，之后再次進(jìn)行模擬分析計(jì)算，從而使結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力值降低，使之處于工作受力的安全范圍內(nèi)，達(dá)到最終的使用要求。