[發明專利]雙層圓擠壓筒過盈量參數化設計方法

無效

• 申請號: 201010264224.5
• 申請日: 2010-08-25
• 公開（公告）號: CN101944143A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 趙蓬;孫遠國;宋清玉;殷文齊
• 申請（專利權）人: 一重集團大連設計研究院有限公司;中國第一重型機械股份公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;B21C27/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 安寶貴

技術領域

本發明是一種雙層圓擠壓筒內外襯尺寸參數化設計方法，尤其涉及雙層圓擠壓筒過盈裝配和擠壓時的計算和模擬，為擠壓筒的內外襯厚度和過盈量選擇提供參考依據。

背景技術

擠壓過程是高溫高壓高摩擦過程，擠壓工模具設計與制造是鋁合金型材擠壓生產的關鍵技術，不僅影響產品質量、生產效率和交貨周期，而且也是決定生產成本的重要因素之一。

擠壓筒屬于擠壓工具中最昂貴的大型消耗件。雙層擠壓筒過盈組合套裝能有效減小應力峰值，提高擠壓筒的耐用性。因此，過盈量的合理選擇，成為擠壓工具設計的重要參數，也是設計難點。過盈量過小，不足以降低合成拉應力值；過大會使襯套產生塑性變形和更換內襯套的困難。過盈值選擇適當可使擠壓筒壽命提高3-4倍，大大降低生產成本。

目前，雙層圓擠壓筒過盈量大小設計的主要方法有兩種。一種是理論計算結合個人經驗確定參數，再進行強度校核方法；另一種是采用有限元軟件模擬分析的方法。

理論法主要是先根據傳統經驗公式確定各層的厚度，再通過擠壓力計算出最小過盈量，通過理論進行強度校核。這種方法優點是直觀，直接根據公式結合設計者的經驗，設定過盈參數。缺點是與設計者的閱歷和經驗有關，不確定因素大，容易造成損失。

有限元法是一種先進的設計方法，是現在設計部門普遍采用的方法，計算結果精確。缺點是有限元軟件的每次計算都要先建立一次模型進行分析，但其對參數的選定帶有盲目性，造成設時間的浪費，使所選參數分析的結果缺乏預見性。

發明內容

本發明的提出，旨在克服現有擠壓筒過盈量參數設計方法中的不確定因素、計算量大、不易掌握和耗費大量勞動力和設計時間的缺點，提出了一種參數化設計方法，將理論法和有限元法通過編程合二為一，采用經典彈性力學的計算公式進行初步計算，并將合理的計算結果作參數，利用有限元分析法驗證，對比兩次分析的結果，最終確定過盈量的大小。從而節省人力和時間，提高了設計參數的合理性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種雙層圓擠壓筒過盈量參數化設計方法，包括在公知計算機上裝入《雙層圓擠壓筒過盈量參數化計算和模擬軟件.exe》的步驟，其特征在于：設計過程包括下述步驟：

(1)打開所述軟件，在彈出的《雙層圓擠壓筒過盈量參數化計算系統》界面上點擊“進入計算”按鈕，進入計算；

(2)輸入計算需要的參數，包括公稱壓力、彈性模量、內外襯套初始尺寸，得出裝配和擠壓兩種狀態的分層半徑、裝配壓力、各層的應力值大小；

(3)理論計算裝配應力，在傳統分層半徑公式、拉梅公式基礎上，假設擠壓筒為全彈性狀態、符合小變形、線彈性本構方程、滿足疊加原理的條件下，根據推理公式先求得兩層之間的套裝壓力狀態，再將只有內壓而無過盈的擠壓筒應力狀態與套裝壓力狀態進行疊加，求得擠壓筒套裝后任意位置的等效應力；

(4)將在過盈加壓時的內襯內側的擠壓筒應力略大于外襯內側應力的情況判斷結果為合理，確認為最佳優選參數；若計算結果判斷為不合理，則返回步驟(2)；

(5)點擊進入“有限元模擬”按鈕，進入有限元分析結果界面，建立過Z軸的平面，在平面上進行網格劃分，劃分徑向和軸向網格；

(6)定義彈性材料、楊氏模量，施加到所有面單元；

(7)定義接觸，設定過盈分析；

(8)選中內襯側面單元施加內壓，繞軸線旋轉，得到三維模型；

(9)設置計算工況，第一工況為過盈裝配，第二工況為加內壓；

(10)設置計算參數，提交分析，判斷結果是否合理，若不合理，則返回步驟(2)；

(11)保存Mises應力圖片和曲線結果；

(12)點擊“結束”按鈕，退出系統。

與現有技術相比較，本發明的優點在于：

將理論計算和有限元方法的計算過程進行編程，使用者只要打開編好的軟件輸入數值，就可以找到最佳的設計參數，使用起來方便、快捷、準確。縮短設計周期，提高了設備的設計水平，為設計合理耐用的擠壓筒提供直接依據。

附圖說明

本發明有附圖4幅，其中：

圖1是本發明軟件使用流程圖。

圖2是本發明軟件界面。

圖3是本發明軟件理論計算界面。

圖4是本發明軟件有限元計算結果界面。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。