真空擠出機(jī)擠出元件有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、真空擠出機(jī)是建筑磚瓦等墻體材料制品塑性擠出成形的關(guān)鍵機(jī)械設(shè)備，真空擠出機(jī)擠出泥段的質(zhì)量直接影響成型坯體的質(zhì)量。目前真空擠出機(jī)擠出過(guò)程的理論研究還不成熟，并且發(fā)展緩慢，導(dǎo)致真空擠出機(jī)的設(shè)計(jì)、制造中還存在很多問(wèn)題。在真空擠出機(jī)下級(jí)的擠出段時(shí)常出現(xiàn)絞刀軸斷裂，而經(jīng)機(jī)頭和機(jī)口擠出的泥段則存在裂紋等產(chǎn)品缺陷，這些問(wèn)題都嚴(yán)重制約著真空擠出機(jī)的使用和推廣，進(jìn)而影響著磚瓦行業(yè)的發(fā)展。因此有必要對(duì)影響泥料擠出質(zhì)量的絞刀軸、機(jī)頭和機(jī)口等擠出元件進(jìn)行專門的研

2、究分析，為真空擠出機(jī)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供理論依據(jù)和優(yōu)化方案。
　　 本文以JKY95-65/60型真空擠出機(jī)為研究對(duì)象，利用流變學(xué)、測(cè)量技術(shù)、有限元方法、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)和優(yōu)化設(shè)計(jì)等理論和方法，對(duì)擠出段的壓力場(chǎng)進(jìn)行了研究，并根據(jù)研究結(jié)果對(duì)擠出段內(nèi)的絞刀軸進(jìn)行了有限元分析，最后對(duì)與擠出段相連的機(jī)頭和機(jī)口內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行了流體分析。主要完成的研究?jī)?nèi)容包括：
　　 (1)對(duì)泥料的流變模型進(jìn)行了研究，并運(yùn)用APDL建立了真空擠出機(jī)擠出段中

3、泥料的幾何模型。然后通過(guò)對(duì)擠出段流場(chǎng)幾何模型進(jìn)行邊界條件加載，在ANSYS軟件的Flotran模塊中對(duì)擠出過(guò)程中泥料的壓力場(chǎng)進(jìn)行了模擬，得到了真空擠出機(jī)擠出部分的壓力分布，揭示了磚瓦泥料在擠出過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，也為下一步絞刀軸的有限元分析提供了參考。
　　 (2)根據(jù)擠出段流場(chǎng)分析所得壓力結(jié)果，對(duì)影響擠出過(guò)程中磚瓦坯體質(zhì)量的絞刀軸進(jìn)行有限元分析，得出絞刀軸的應(yīng)力和變形情況。找出了絞刀軸發(fā)生破壞的原因并對(duì)其進(jìn)行形狀和尺寸優(yōu)化，并對(duì)

4、優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，得出了滿足工況要求的最優(yōu)幾何模型。
　　 (3)在Pro/E軟件中對(duì)真空擠出機(jī)機(jī)頭和機(jī)口進(jìn)行建模后導(dǎo)入Workbench下的CFX模塊對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行了流體分析得到了速度分布。根據(jù)機(jī)口出口截面的速度分布找出了泥坯存在缺陷的主要原因，并據(jù)此對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)得出了機(jī)頭出口尺寸與機(jī)口出口截面速度差之間的關(guān)系，然后采用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)得出了最小出口截面速度差下的最優(yōu)機(jī)頭出口尺寸，并對(duì)優(yōu)化前后的速度場(chǎng)進(jìn)行