挤压凹模变形区变形力新解法.pdf

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1、第6期机械设计与制造2010年6月MachineryDesign&Manufacture217文章编号：1001—3997(2010)06—0217-02挤压凹模变形区变形力新解法术徐慧李天生孟李红(1湖南工学院机械工程系，衡阳421002)(通用电气亚洲水电设备有限公司，杭州311231)AnewsolutionofforceinthedeformationzoneofextrusiondieXUHui，UTian—sheng，MENGLi-hong(MechanicalEngineeringDepartmentofHunanInstituteofTechnology，He

2、ngyang421002，China)(GEHydroAsiaCo．Ltd．，Hangzhou311231，China)Ⅵ∥螂蝴■钎≯{gz，g#辫#；雪i螂#l蕾；僻料g营g∥#Il伽蕾t；煳；雪1，，#t钎∥帆1【摘要】在柱坐标系下，建立连续速度场，利用上界定理求解变形区内部的纯塑性变形功率、速度不连续面上的剪切功率及摩擦功率，推导出了凹模正挤压时其锥形变形区变形力的理论计算公式。经国产16．3NM卧式挤压机生产实验反复对比验证，发现实测值略小于计算值，相对误差为(一8．36)％。推导的挤压力计算公式具有一定的工程实用性，为挤压类模具设计和挤4_7-艺的制定提供了理论依据

3、。关键词：上界定理；挤压力；棒材；凹模【Abstract】／nthecylindericalcoordinate，buildingthecontinuityvelocityfield，thepureplasticde-formationpowerinthedeformationzone，theshearpowerandthefrictionpoweroftheuncontinualsurfacewereresolvedbyupperboundtheory，andtheformulaofforeeinthedeformationzonewasdevelopedwhenthedi

4、eisextruded．TheformulaWasvalidatedrepeatedlyon16．3NMhorizontalextrudingpressinthecourseofproduction．Itisfoundthatthetestvalueislowerthanthecountvalue．Therelativeerroris(一8．36)％．Theformulagivenhascertainutilityintheengineeringandaffordsatheoreticalbasisfordesign-ingconedieandsettingdownthepr

5、ocessofextrusion．Keywords：Upperboundtheory；Extrusionforce；Bar；Die中图分类号：TH16，TG376文献标识码：A所谓上界定理是理想刚一塑性体的极限分析方法，其分析思按秒流量相等的原则确定为：叮T尺(O)Co=叮T()=叮T尺()，=R2路是，先将塑性变形区虚拟成一个只满足几何方程，且具备体积i(0}(3)不变条件和速度边界条件的运动许可速度场，而未必满足力平衡采用柱坐标系r，0，)轴对称问题的几何方程为：微分方程和应力边界条件。根据上界定理，满足这些条件求解的=：‘ouo+)龟=警争(+OUr)(4)成形所需功率

6、值或变形力的值大于或等于真实的值。3I，≤，=W++W6(1)式中：_卜真实外力功率；，—按运动许可速度场确定的功率；W一内部塑性变形功率；一克服外力所需的功率(除张力拉拔和轧制以及具有反力的挤压外，通常0)；g／—速度不连续面(包括工具与工件的接触面)上的剪切功率[21。1棒材挤压力求解过程1．1速度场的建立如图1所示，棒材挤压过程，棒材挤压属于轴对称问题，建立图1柱坐标系F[模正挤压的上限模式柱坐标系，其中纸平面内的坐标用r、z表示，与纸面垂直的坐标1．棒材2．挤压模3．挤压筒4．挤压杆5．锭坯用0表示。带锥度的『F挤压凹模的轮廓方程设为：由于棒材挤压属于轴对称问题，子午

7、面始终保持平面，所以0R(z)=尺(0)一ztana(2)向位移量=O，可得南=，柱坐标系下的轴对称变形，r，0，。三轴挤压稳态时，按坯料的变形情况，可将其分为三个区：第1区互相垂直，偏微分掣只与，有关而与0和。无关，偏微分只为圆柱形毛坯，是未变形的刚性区，轴向速度等于挤压杆的速度5o；第与Z有关而与0和r无关，故偏微分式可写成全微分式，即=Ⅲ区为挤出部分(已变形的刚性区)，轴向速度，由体积不变可得=wR2(0)=wR2(L)，，如=争因全微分的线性正比例关系，可知：其中，=；第Ⅱ区为塑性变形区，该区的