鎂合金等通道轉角擠壓液壓機強度分析及優(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用潛力的輕金屬結構材料。但由于其較差的機械性能和抗腐蝕性，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該研究領域學者的關注，這種方法我們稱之為等通道轉角擠壓制備超細晶材料的方法。選用合適的制造設備來實現(xiàn)這種方法成為一種必要的發(fā)展趨勢。與此同時，液壓機作為現(xiàn)代制造加工領域重中之重的生產(chǎn)

2、設備，鑒于其應用領域之廣泛，且結構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備的首選。
　　框架式液壓機結構作為液壓機行業(yè)的主流設計，被應用于本文中的機身設計，此臺液壓機機架主要由上、下橫梁、左縱梁、右縱梁以及四根導柱組成，擠壓成型過程采用模具進行控制。在框架式液壓機的結構設計中，機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，同時還承載油缸工作時所產(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、其結構的設計是否符合要求，對鎂鋁合金棒料在通過擠壓通道后產(chǎn)生的應變量能否達到標準會產(chǎn)生影響。如果機身因剛度不足而在工作過程中產(chǎn)生結構變形，因與模具的耦合關系，從而會影響到最終的加工精度，使實驗效果不夠理想。為了避免因用傳統(tǒng)方法設計機身而導致的原材料浪費、結構冗余的問題，本文結合有限元模擬分析手段，對液壓機的機架和模具機構進行數(shù)值模擬，在有效的分析結果下，對結構設計的不合理處進行優(yōu)化，從而提高液壓機機身的各項性能。
　　首先，根據(jù)實

4、際情況中機架承受的載荷，在ANSYS軟件中施加載荷約束，對機身進行結構靜力分析，確定機身在承受工作載荷下的應力場分布及變形程度，從而獲得該結構設計上的應力集中區(qū)和結構設計中的薄弱環(huán)節(jié)。
　　其次，根據(jù)建立好的機架三維模型，結合相關的基礎理論，對此等通道轉角擠壓液壓機的機身本體進行有限元模態(tài)分析，從而得到前十階的固有頻率和相關振型模擬結果。
　　再次，在Pro-E軟件中建立模具的簡化模型，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，將模型導入ANSYS workbench有限元軟件中求解，計算結果將給出模具的應力分布圖，從而可以確定模具在載荷作用下的應力值是否合理。
　　最后，依據(jù)有限元軟件給出的結構靜力學和動力學分析結果，對機架和模具的應力集中區(qū)和應力值偏大的結構設計處，進行重新的設計優(yōu)化，之后再次進行模擬分析計算，從而使結構的整體應力值降低，使之處于工作受力的安全范圍內，達到最終的使用要求。