专利名称：一种多层扁挤压筒过盈量的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种挤压工装模具的设计技术，特别是一种多层扁挤压筒过盈量的 设计方法。
背景技术：
挤压工装模具设计与制造是铝挤压生产，特别是铝合金型材挤压生产的关键技 术，不仅影响产品质量、生产效率和交货周期，而且也是决定生产成本的重要因素之
ο挤压筒属于挤压工具中最昂贵的大型消耗件。挤压过程是高温高压高摩擦过 程，多层挤压筒过盈组合套装能有效减小应力峰值，提高挤压筒耐用性，节约成本。因此，对于过盈量的合理选择成为挤压工具设计的重要参数，也是设计难点。 过盈量过小时不足以降低合成拉应力值，过大会使衬套产生塑性变形和更换内衬套的困 难。总之，过盈值选择合适可使挤压筒寿命提高3-4倍，大大降低生产成本。目前，多层扁挤压筒过盈量的设计方法主要有两种，一种是理论计算结合个人 经验确定参数，再进行强度校核方法；另一种是用有限元软件模拟分析。理论法主是先根据传统经验公式确定各层的厚度，再通过挤压力计算出最小过 盈量，通过公式进行强度校核。这种方法优点是直观，直接根据公式结合设计者的经 验，设定过盈参数。缺点与是设计者阅历有关，不确定因素大，容易造成损失。有限单元法(Finite Element Method)是一种近代出现的离散化计算理论方法。 它应用在设计部门的计算机辅助工程(ComputerAided Engineening)中，计算结果精确， 全面。缺点是如果需要改进结构尺寸或工作条件时，计算机都要对原有计算模型进行更 改，从而建立起一个新模型进行分析。造成设计耗费的时间长，浪费了大量的重复劳动 力和设计周期。而且，结构尺寸的改进带有盲目性和不连贯性。所以需要一种能够在保 存原有分析结果基础上，对结构变化实现参数化设计的计算方法，即实现重新建模的过 程程序化，减少计算时间。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以优选结构参数、降低 重复计算、节省设计时间的多层扁挤压筒过盈量的设计方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种多层扁挤压筒过盈量的设计 方法，包括以下步骤A、输入计算所需的初始参数启动多层挤压筒过盈量设计系统，然后输入计算所需的初始参数，所述的初始 参数包括各层的内外径尺寸、挤压筒内孔尺寸及其长度、挤压筒内外温度、挤压筒各层 材料和挤压力；B、运行多层挤压筒过盈量设计系统中的有限元建模分析程序
Bi、根据输入的初始尺寸，调整挤压筒各层的尺寸；B2、根据输入的初始材料，读取各层挤压筒的材料数据；B3、根据输入的初始挤压力，设定挤压筒内壁工作状态的内压；B4、设置工况，第一工况为过盈装配，第二工况为加内压；B5、完善工作参数，主要包括热力耦合计算类型、所要计算结果类型等有限元 软件的计算设定；C、运行有限元求解程序，保存计算结果，并将工作状态和装配状态的应力和变 形分布图和曲线图显示在显示屏上或打印出来；D、确定最佳的挤压筒过盈量设计参数根据计算结果，重新设定计算参数， 即从计算结果中优选出一种应力值最理想的过盈量设计参数。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、由于本发明在进行有限元求解前，先运行了一个有限元建模分析程序，在 初始参数和求解器之间建立了一个桥梁，因此，使用者只要打开编好的软件输入初始数 值，就可以优选设计参数，使用起来方便、快捷、准确。缩短了设计周期，提高了设备 的设计水平，为设计合理耐用的挤压筒各层厚度尺寸提供直接依据。2、本发明利用求解软件的操作全部采用程序编写，自动完成。完成后可以查看 挤压筒各层力学性态，对比理论分析结果，设计者在设定新参数时，根据以前的分析结 果，做到有据可依，逐步优选。
本发明共有附图5张，其中图1是多层扁挤压筒过盈量的设计方法的流程框图。图2是多层扁挤压筒的结构示意图。图3是多层扁挤压筒参数输入界面。图4是多层扁挤压筒应力结果分布显示界面。图5是多层扁挤压筒径向应力结果曲线显示界面。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。以四层扁挤压筒，内部承受160MN公称压力为例，来说明具体使用方法，首先 运行本适用新型的多层扁挤压筒过盈量参数化计算和分析软件..exe，电脑就会显示图2所 示的界面，点击“进入计算”按钮，进入到图3所示的扁挤压筒参数输入界面。输入扁挤压筒的孔长700mm，孔径300mm，第一层外径1300mm，第一层挤 压筒材料4Cr5MoVlSi，第二层挤压筒内径1298.18mm，第二层挤压筒外径1700mm， 第二层挤压筒材料4Cr5MoVlSi，第三层挤压筒内径1697.62mm，第三层挤压筒外径 2200mm,第三层挤压筒材料4Cr5MoVlSi，第四层挤压筒内径2196.92mm，第四层挤压 筒外径2780mm，第四层挤压筒材料4Cr5MoVlSi，内部温度300°C，外部温度500°C，公 称压力16000吨。点击运行进入求解分析。点击“装配应力”出现图4为计算完成后工作状态的应力和变形图。
点击“长轴装配应力曲线“出现图5为计算完成后长轴工作状态的应力曲线。 保存计算结果退出。根据计算结果，重新设定计算参数，即从计算结果中优选出一种应力值最理想 的过盈量设计参数。
权利要求
1. 一种多层扁挤压筒过盈量的设计方法，其特征在于包括以下步骤A、输入计算所需的初始参数启动多层挤压筒过盈量设计系统，然后输入计算所需的初始参数，所述的初始参数 包括各层的内外径尺寸、挤压筒内孔尺寸及其长度、挤压筒内外温度、挤压筒各层材料 和挤压力；B、运行多层挤压筒过盈量设计系统中的有限元建模分析程序 Bi、根据输入的初始尺寸，调整挤压筒各层的尺寸；B2、根据输入的初始材料，读取各层挤压筒的材料数据； B3、根据输入的初始挤压力，设定挤压筒内壁工作状态的内压； B4、设置工况，第一工况为过盈装配，第二工况为加内压；B5、完善工作参数，主要包括热力耦合计算类型、所要计算结果类型等有限元软件 的计算设定；C、运行有限元求解程序，保存计算结果，并将工作状态和装配状态的应力和变形分 布图和曲线图显示在显示屏上或打印出来；D、确定最佳的挤压筒过盈量设计参数根据计算结果，重新设定计算参数，即从 计算结果中优选出一种应力值最理想的过盈量设计参数。
全文摘要
本发明公开了一种多层扁挤压筒过盈量的设计方法，包括以下步骤输入计算所需的初始参数；运行多层挤压筒过盈量设计系统中的有限元建模分析程序；运行有限元求解程序，保存计算结果，并将工作状态和装配状态的应力和变形分布图和曲线图显示在显示屏上或打印出来；确定最佳的挤压筒过盈量设计参数。由于本发明在进行有限元求解前，先运行了一个有限元建模分析程序，在初始参数和求解器之间建立了一个桥梁，因此，使用者只要打开编好的软件输入初始数值，就可以优选设计参数，使用起来方便、快捷、准确。缩短了设计周期，提高了设备的设计水平，为设计合理耐用的挤压筒各层厚度尺寸提供直接依据。
文档编号G06F17/50GK102024087SQ201010617459
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者孙远国, 殷文齐, 赵蓬 申请人:一重集团大连设计研究院有限公司, 中国第一重型机械股份公司