局部预压力结构扁挤压筒的分析研究

通过对扁挤压筒结构的优化分析,提出了局部预压力结构扁挤压筒模型,给出了对模型的有限元分析结果.采用局部预压力结构方法设计的扁挤压筒,与等效厚壁圆筒法设计的扁挤压筒相比,在同等条件下,可以使危险部位的等效应力明显降低.     

预紧扁挤压筒内孔变形的研究

 扁挤压筒内层套壁厚变化大，过盈装配后使内腔发生不均匀变形而超过挤压筒规定的尺寸精度，给后续修模工作带来不便。因此，从扁挤压筒的结构改进着手，考虑几何相似性，采用外形呈椭圆状的扁挤压筒内层结构代替外形呈圆形的内层结构，应用ANSYS有限元分析软件，对两种受预紧作用的双层扁挤压筒分别进行数值模拟，研究其内孔变形规律，并用物理实验加以验证。结果表明：与采用圆形的内层结构相比，采用椭圆形状的内层结构其内孔变形量在整个圆周上分布较均匀，这为扁挤压筒修模工作带来了方便，同时也使模具的制造精度得到提高。     

保角映射法求解扁挤压筒在内压力作用下的应力

采用保角映射的方法建立了单层扁挤压筒在均匀内压力作用下应力求解的数学模型,并推导出其的解析解,并由算例证实了计算结果和数值解之间的一致性,为寻找扁挤压筒新的设计理论和优化方法奠定一定的基础。     

基于DEFORM-3D大型挤压筒温度场的仿真分析

在金属静液挤压成形工艺中,挤压筒与模具的预热工艺(预热温度、加热及保温时间)对金属挤压成形过程以及挤压制品的力学性能有着重要影响。本工作采用DEFORM-3D软件对40 MN卧式静液挤压机的挤压系统的温度场进行了有限元仿真,给出了挤压系统的稳态、瞬态温度场以及挤压筒内表面的瞬态温度分布;并对挤压筒内表面的温度进行了实验验证,测试结果表明,挤压筒内表面温度分布与仿真结果非常吻合,相对误差小于5%。因此,本工作所建立的温度场仿真模型为大型挤压系统预热工艺参数的确定以及挤压系统自身结构优化提供了一个有效的理论依据。     

扁形钛铜复合棒挤压模具设计与应用

对长宽比较大的扁形截面钛铜复合棒的挤压模具进行了设计研究。通过合理选材,并选择使挤压力最小的模具模腔轮廓曲线和半模角,改变模孔工作带的几何形状与尺寸,选择适当的挤压速度等,优化设计制备出扁形钛铜复合棒专用挤压模具。增加工作带长度可以增大摩擦阻力,使向该处流动的供应体的流动静压力增大,迫使金属向阻力小的方向流动,从而使型材整个断面上金属流量更加均匀。挤压实验结果表明,合理的模具设计对挤压材的挤压过程和挤压制品质量有重要影响,锥形模具更适合于扁形钛铜复合棒的挤压。解决了科研生产实际对大的长宽比扁型钛铜复合棒的需求。     

T2紫铜微正挤压件表面形貌与微观组织分析

为便于取出微正挤压零件,设计了具有分瓣式结构的微正挤压凹模,并成功成形出最小挤出杆直径为0.25 mm的微正挤压件.采用扫描电子显微镜(SEM)及金相显微镜对微正挤压件的表面形貌及微观组织进行了观察。结果表明,随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增大,内外层材料的非均匀塑性变形程度增加;当挤出杆尺寸降低到亚毫米尺度时,微挤压成形件发生了一定弯曲;微正挤压件纵向和横向微观组织的非均匀分布表明,在微正挤压成形过程中材料在纵向和横向上都经历了严重的非均匀塑性变形.材料的非均匀塑性变形程度是随着挤出杆尺寸的减小或晶粒尺寸的增加而不断增加的.     

凸模结构对大截面带筋方筒件挤压力的影响研究

目的 解决大截面铝合金带筋方筒构件在反挤压过程中成形力大的难题，实现在3 000 t压力机下成功制备内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。方法 提出了一种使用新型棱台凸模结构代替平凸模结构的方法，用主应力法得出了棱台凸模结构与平凸模结构的挤压力计算公式，对比分析了2种凸模结构反挤压成形力的大小，并用DEFORM有限元软件模拟分析了不同结构参数下的棱台凸模反挤压过程，最终进行工程试制，验证了反挤压工艺的可行性。结果 通过主应力法得出了方筒形件的变形力计算公式，得出棱台凸模结构反挤压成形力小于平凸模结构反挤压成形力，经模拟分析得出在反挤压过程中棱台凸模结构的最优结构参数为棱台斜角15°、棱台高度40 mm，并在3 000 t压力机上成功制得内孔为665 mm×665 mm的大截面带筋方筒形构件。结论 通过数值模拟分析可知，与采用平凸模结构相比，采用棱台凸模结构时的反挤压成形力降低了约13%，同时减少了挤压变形过程中的金属流动“死区”。经实验验证，在3 000 t压力机上成形了内孔为665 mm× 665 mm的大截面带筋方筒形构件，实现了省力挤压。     

连续挤压铜扁排扩展腔及模具的结构优化设计

为了研究扩展腔结构和定径带长度对模具出口处金属流动的影响,从而优化扩展腔及模具的结构,采用有限元数值模拟方法对扩展腔结构参数以及定径带长度进行正交实验,并对挤压过程中模具入口处的金属流速、应变场和温度场进行有限元分析.结果表明:当扩展腔采用中间宽、边部窄的结构时,其模具出口处的金属流速比扩展腔厚度方向更均匀;影响模具出口处金属流速的扩展腔结构参数中,扩展腔中间厚度(H)最为显著,扩展腔中间宽度(l)的影响次之,其两边厚度h的影响较不明显.本实验条件下生产3 mm×100 mm的扁排,扩展腔组合结构的最佳方案如下:扩展腔中间宽度(l)为62 mm,中间出口厚度(H)为38 mm,两侧厚度(h)为24 mm.在其他条件不变的情况下,选择7 mm的定径带不仅有利于金属成形,还有利于提高扁排质量.     

碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板结构及间隙尺寸对铆接性能的影响

通过对不同纺织结构的碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）层合板与铝合金（AlMg3）异质材料连接结构进行单剪切拉伸研究,分析间隙尺寸对不同纺织结构CFRP层合板与AlMg3连接结构性能的影响。试验结果表明,当CFRP层合板铺层数目相同时,对于纺织结构不同、间隙配合尺寸相同的CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构,编织结构碳纤维增强树脂基复合材料（WO-CFRP）层合板所受挤压应力比非编织结构碳纤维增强复合材料（UD-CFRP）层合板所受挤压应力大25%左右;对于纺织结构相同、间隙配合尺寸不同的CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构,其各自铆钉所受剪切应力和连接CFRP层合板所受挤压应力相差不大。同时对相同间隙尺寸、不同纺织结构的CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构各个阶段挤压应力分析得知：其他条件一定,各个阶段中WO-CFRP的挤压应力比UD-CFRP的挤压应力高20%左右。最后研究间隙尺寸对CFRP-AlMg3单铆钉单剪切连接结构性能的影响,发现铆钉与孔壁间隙尺寸对位移为铆钉直径大小的4%时的CFRP层合板受到的挤压应力影响较大,铆钉与孔壁间隙大小增加0.1 mm,位移为铆钉直径大小的4%时的CFRP层合板受到的挤压应力降低约17%,而对CFRP层合板的初始损伤应力和破坏应力几乎没有影响,对铆钉所受剪切作用力和AlMg3板材所受挤压应力也几乎没有影响。     

温挤压微成形系统及其数值模拟研究

零件尺寸微型化带来了"尺度效应"等问题,对塑性成形理论、设备和工艺等都提出了更高的要求.针对微挤压中冷热成形的不足,提出了温挤压微成形工艺.在借鉴现有微成形装置的基础上给出了自行设计的温挤压微成形系统,并对其工作原理进行了阐述.为了探索坯料在微挤压筒内的流动行为,利用ABAQUS/Explicit模块对温挤压微成形进行了数值模拟,着重分析了210℃时温挤过程中的应力分布以及不同摩擦条件下金属的流变行为,揭示了不同工艺参数对温挤压微成形规律的影响,从而为其模具优化设计提供科学的理论依据.