大型挤压机结构优化设计
沼液固液分离螺旋挤压设备优化设计与试验
沼液固液分离螺旋挤压设备优化设计与试验胡肖怡(中广核环保产业有限公司,广东深圳514000)摘㊀要:针对国内传统螺旋挤压固液分离设备处理发酵后沼液时,存在筛网易堵塞㊁滤液含固率高㊁出料效率低等问题,改进设计了一种新型固液分离设备㊂该文首先阐述了设备的总体结构和工作原理,其次对挤压脱水系统中的挤压螺旋杆叶片㊁螺旋轴直径以及筛网结构改进优化,最后对设备样机进行了实地性能试验㊂结果表明,改进后的螺旋挤压设备能大幅度提高沼液的分离效率,挤出的沼渣含水率最低为59%,滤液含固率最低达到3%,与传统螺旋挤压机相比,具有分离效率高㊁使用稳定㊁堵塞率低等优势,满足设备日常运维及沼液资源化利用要求㊂关键词:螺旋挤压;沼液;固液分离;优化改进;设计研究中图分类号:S232;S216.4㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.02.008Optimization Design and Experiment of Spiral Extrusion Equipmentfor Solid -liquid Separation of Biogas SlurryHU Xiaoyi(CGN Environmental Protection Industry Co.,Ltd.,Shenzhen 514000,China)Abstract :In view of the problems of screen blockage,high solid content of filtrate and low discharge efficiency when the traditional spiral extrusion solid -liquid separation equipment in China treats the fermented biogas slurry,a new type of solid -liquid separation equipment was improved.In this paper,the overall structure and working principle of the equip-ment are first expounded,then the extrude screw blades,spiral shaft diameter and screen structure in the extrusion and dehydration system are improved and optimized,and finally the field performance test of the equipment prototype is car-ried out.The results show that the improved spiral extrusion equipment can greatly improve the separation efficiency of biogas slurry,the lowest moisture content of extruded biogas residue is 59%,and the lowest solid content of filtrate is3%,compared with the traditional spiral extruder,it has the advantages of high separation efficiency,stable use and lowblockage rate,and meets the requirements of daily operation and maintenance of equipment and resource utilization of biogas slurry.Keywords :spiral extrusion;biogas slurry;solid -liquid separation;optimization and improvement;design research 作者简介:胡肖怡(1993 ),女,山西运城人,硕士,工程师,研究方向为生物质资源化利用㊂0㊀引言采用沼气工程处理畜禽养殖粪污是一种实现有机废弃物无害化㊁减量化㊁资源化的工艺技术,湿式厌氧发酵是目前沼气工程的主流工艺之一[1]㊂湿式厌氧发酵产生的发酵液所含固体量在5%~10%,发酵液中的沼渣一般用于好氧堆肥前,需要对沼渣预先脱水,以节省储存占地㊁提高生产效率,固液分离作为沼液沼渣后处理利用的重要环节,研究与优化固液分离机技术具有极其重要的现实意义[2]㊂目前,常用于沼气工程固液分离的螺旋挤压固液分离机在畜禽粪便固液分离行业工艺成熟㊁应用广泛,但仍不能满足发酵两相分离的生产要求[3]㊂主要是由于沼液物料黏度大㊁含固率高,因而传统设备在工程应用中存在分离效率低㊁筛网经常堵塞等问题,而且挤压后的滤液含固率高,不利于沼液回流或滴罐还田等后续资源利用[4-5]㊂因此,对应用于生物质发酵沼液工程的螺旋挤压固液分离机,还需根据沼液性质进一步优化改进㊂1㊀总体结构和工作原理1.1㊀总体结构如图1所示,螺旋挤压固液分离机,由传动系统和挤压脱水系统两部分组成,传动系统由带变频器的驱动电机和减速器(含联轴器)组成,挤压脱水系统由进料仓㊁挤压螺旋杆㊁过滤料筒㊁安装在过滤料筒上的出液口和出料口等组成㊂1.2㊀工作原理进料泵将发酵液泵入螺旋挤压固液分离机入口,经电机驱动挤压螺旋杆,在挤压螺旋杆的挤压作用下被推向出料口处,受螺旋叶片挤压推力㊁出料口阻力及筛网摩擦力等综合作用,沼液中的水分从侧壁筛网被挤出,并从底部出液口排出,固体被截在筛网内部,停留在筛网上,脱水后的固体被螺旋挤压杆推送到后部出料口排出,从而达到通过螺旋挤压实现沼液固液分离的目的㊂1.电机;2.驱动装置;3.减速器;4.进料仓;5.挤压螺旋杆;6.过滤料筒;7.出料口;8.出液口;9.机架图1㊀新型螺旋挤压固液分离机结构示意图2㊀拟研究关键问题及主要部件参数设计2.1㊀拟研究的关键问题1)改进后螺旋挤压设备的结构及运动参数研究(螺旋结构形式㊁螺旋叶片直径㊁螺旋轴直径㊁螺旋叶片间距㊁螺旋升角),螺旋挤压机参数预设,如表1所示;2)筛网适应性研究(筛形㊁筛缝尺寸㊁孔隙率);3)改进后设备处理发酵后沼液的试验验证效果㊂2.2㊀挤压螺旋杆设计2.2.1㊀挤压螺旋杆选型挤压螺旋杆是输送和挤压发酵液的核心部件,表1㊀螺旋挤压机系统参数预设预设项目总功率/kW主轴转速/(r㊃min -1)处理能力/(t㊃h -1)沼渣含水率/%沼液含固率/%参数值4.520~3010ɤ70ɤ5螺旋性能的好坏直接决定该机的处理效率和工作能耗㊂市面上常见的螺旋挤压设备选用的螺旋多为单头连续螺旋㊂单头螺旋处理黏度大的沼液容易形成流动死区,发生堵塞,工作性能差,出料含水率高等问题,无法满足实际工作需要㊂区别于传统的单头连续螺旋设计,本研究采用双头连续等距螺旋结构(图2),双头螺旋能有效减少流动死区,实现均匀送料㊂双头连续螺旋杆为1982年美国Liquid extraction systems 公司研制的新型螺旋压榨机所用部件,该部件在东南亚造纸公司的试用效果良好㊂经试验,进浆浓度在0.5%~8%之间变化,无需改变结构,就可解决普通螺旋挤压机经常出现的堵塞问题[6]㊂本设计采用双头连续等距螺旋结构的主要特点是螺旋片体积小,推进平稳,大量脱水阶段不进行挤压,根据不同进料浓度,可调整其推进速度㊂图2㊀双头连续等距螺旋结构示意图2.2.2㊀挤压螺旋杆关键参数设计1)螺旋叶片直径设计参照一般螺旋输送器设计理论,螺旋叶片直径D 是决定螺旋挤压固液分离机分离效率及结构尺寸的重要参数,螺旋轴直径大,则单位时间内挤压螺旋杆的输送量就增加,螺旋轴直径小,其挤压螺旋杆的输送量就减少,通常可用公式进行初步计算㊂根据一般螺旋输送器设计理论[7-8],挤压螺旋叶片直径计算公式为D =K ˑ2.5QΦγC(1)式中㊀D 螺旋叶片直径,m;Q 物料处理量,t /h;γ 物料堆积比重(600~1000),kg /m 3;Φ 粪料在水平输送时,在输送机内的填充系数(0.35~0.40);C 倾角系数,水平时,取C =1.0;K 综合特性的经验系数,取0.0415[7]㊂将Q =10t /h㊁γ=800kg /m 3和Φ=0.35代入式(1)中,得D =179mm,本设计螺旋叶片直径取D =200mm㊂2)螺旋轴直径设计根据参考资料[7],挤压螺旋轴的直径d 按公式d =(0.2~0.35)D (2)式中㊀D 螺旋叶片直径,m㊂经优化试验,本设计计算公式中系数取0.35,计算得螺旋轴直径d =70mm㊂3)螺旋叶片间距设计螺旋叶片间距是挤压螺旋杆设计的另一重要结构参数,根据参考资料[7],螺旋叶片间距s 按以下公式计算s =λD (3)式中㊀λ 节距与直径的比值,和物料的性质有关,取值0.3~0.7,本设计取0.4㊂计算得s =80mm㊂4)螺旋升角设计螺旋轴直径一定时,螺旋叶片间距与螺旋升角成反比关系,螺旋升角较大时,轴向分力F x 增加,纵向分力F y 减小,能够更好地促进物料的推进及压缩㊂两者关系如图3所示㊂图3㊀螺旋叶片间距和螺旋升角的关系示意图根据参考资料[7],在螺旋轴直径一定时,确定螺旋叶片间距的参数,即确定螺旋升角β的大小,两者的关系式为tan β=βπD(4)式中㊀D 螺旋叶片直径,m;S 螺距,m㊂将各参数带入公式(4),计算得β=9.1ʎ㊂2.3㊀筛网设计2.3.1㊀筛网选型螺旋挤压固液分离机普遍使用条状楔形筛,条状楔形筛可由彼此平行的楔形不锈钢钢条焊接而成,筛缝尺寸通常为0.3,0.5,0.75mm,因受焊接精度和焊接成本影响,筛网的筛缝尺寸难以降低,所以过滤后的滤液中悬浮物过多,难以达到沼液回流和后续沼液还田的要求[8]㊂本设计采用不锈钢烧结滤筒取代条状楔形筛网,外观对比如图4所示㊂不锈钢烧结滤筒孔径为100μm 或50μm,为条状楔形筛网最小筛缝尺寸的1/6㊂目前,沼气工程发酵沼液所用传统条状楔形筛筛缝尺寸为0.75mm,孔隙率约为56%,而不锈钢烧结滤筒的孔隙率远大于条状楔形筛网,可达70%以上,既能实现更高的过滤精度,又能降低滤清液悬浮物的比例,还能保障处理通量和处理效率㊂图4㊀条状楔形筛网和不锈钢烧结滤筒实物对比图2.3.2㊀挤压螺旋杆叶片与筛网的间隙设计螺旋挤压固液分离机设计的一个关键要素是挤压螺旋杆叶片与筛网的间隙,对于沼液黏度较高的物料,挤压螺旋杆叶片与筛网的间隙是能否分离成功的关键,挤压螺旋杆叶片与筛网之间的间隙越小,脱水效果越好,然而过小的间隙容易导致筛网堵塞,增加清理难度[9]㊂传统螺旋挤压固液分离机条状楔形筛网与挤压螺旋杆叶片间隙大于1mm,考虑到本设计采用不锈钢烧结滤筒,其表面比条状楔形筛网平整㊂经试验,本设计挤压螺旋杆叶片与筛网之间间隙选用0.5mm 时,分离后滤液含固率较低,且筛孔堵塞情况较少㊂3㊀螺旋挤压固液分离设备试验验证3.1㊀试验基本条件改进后的螺旋挤压固液分离机性能测试试验,在山东省阳信市生物天然气项目实地展开,试验所用原料为牛粪与秸秆混合厌氧发酵罐内沼液,取自项目厌氧发酵罐,其中测得原料总固体含量约为7.7%,粗纤维和细长纤维物质较多㊂3.2㊀结果分析本次试验对改进后的螺旋挤压固液分离机进行为期3个月的运行试验,以同型号未改进设备为对照组,每隔7d 取同物料分离后的滤渣和滤液,分别测其沼渣含水率和滤液含固率,改进后设备与未改进设备数据进行统计对比㊂3.2.1㊀沼渣含水率变化本次研究以设备稳定运行之日起为研究起点(第0天),两种设备的沼渣含水率变化如图5所示,未改进设备试验期内沼渣含水率范围在64%~73%,改进后设备沼渣含水率较对照组降低明显,整体沼渣含水率保持在65%以下,在第43天达到最低(59%),最大提升率在40d 左右,达到了16.4%㊂数据表明,相同进料条件下,改进后的螺旋挤压固液分离设备更能适应沼液处理,有利于提高分离效率㊂图5㊀沼渣含水率变化对比3.2.2㊀滤液含固率变化滤液含固率变化关系到沼液还田㊁液体肥品质等后续资源利用㊂研究表明,较低的滤液含固率可有效缓解筛网堵塞,降低清洗频次,是评价固液有效分离的重要指标[10]㊂为清晰对比两种设备相同时间内的滤液质量,分别统计滤液含固率变化趋势,如图6所示㊂未改进设备试验期内,滤液含固率变化范围在6%~7%,改进后设备滤液含固率则明显降低,滤液含固率保持在3%~5%范围内,并在20d 左右提升率达到50%以上㊂数据表明,相同进料条件下,改进后的螺旋挤压固液分离设备滤液含固率进一步降低,有利于筛网清洁,进而提升出料速度㊂4㊀结论1)本研究在传统螺旋挤压固液分离机基础上对挤压脱水系统中的挤压螺旋杆叶片㊁螺旋轴直径以及筛网结构等关键部件进行改进,设计其挤压螺旋杆叶片直径为200mm,螺旋轴直径为70mm,螺旋叶片间距为80mm,螺旋升角为9.1ʎ,挤压螺旋杆叶片与不锈钢烧结滤筒筛网之间间隙为0.5mm㊂该设计解决了固液分离设备分离效率低㊁滤液含固图6㊀滤液含固率变化对比率高㊁筛网易堵塞等问题,满足实际生产要求㊂2)经实地试验,相同工况下,改进后设备的沼渣含水率和滤液含固率较未改进设备明显降低,单位时间内可分离更多干物质,减少筛网清洗频次,降低了沼渣㊁沼液的后续处理利用难度,为生物质发酵工程的固液分离过程提供了更有效的解决思路㊂参考文献:[1]㊀赵维松,朱德文,曲浩丽,等.断齿式螺旋挤压装置设计与试验[J ].农机化研究,2017,39(8):86-91.[2]㊀吴军伟,常志州,周立祥,等.XY 型固液分离机的畜禽粪便脱水效果分析[J ].江苏农业科学,2009(2):286-288.[3]㊀黄小英,徐观明,彭晋兴.禽畜粪便固液分离机的研究与设计[J ].新余学院学报,2018,23(5):18-20.[4]㊀邢汝明,李海莹.粪便固液分离设备设计[J ].环境卫生工程,2007(1):25-27.[5]㊀李正仁.固体有机肥撒肥机设计[J ].农机使用与维修,2023(1):25-27.[6]㊀赵维松,朱德文,宗文明,等.畜禽粪污固液分离机断齿螺旋脱水装置运行参数优化[J ].农业工程学报,2017,33(2):25-31.[7]㊀蒋恩臣,苏旭林,王明峰,等,生物质连续热解反应装置的变螺距螺旋输送器设计[J ].农业机械学报,2003(2):121-124.[8]㊀张西良,马奎,王辉,等.颗粒尺寸对螺旋加料机定量加料性能的影响[J ].农业工程学报,2014,30(5):19-27.[9]㊀申江涛.KP -250螺旋挤压式固液分离机开发研究[D ].北京:中国农业机械化科学研究院,2014.[10]朱德文,陈永生,杜静,等.SHJ -400型水葫芦固液分离机设计与性能试验[J ].农机化研究,2011,33(4):79-84.(02)。
复合材料拉挤成型设备的生产流程优化设计
复合材料拉挤成型设备的生产流程优化设计随着科技的快速发展，复合材料在诸多领域中的应用越来越广泛。
其中，复合材料拉挤成型技术被广泛应用于航空航天、汽车、建筑和电子等领域。
为了提高生产效率和产品质量，对复合材料拉挤成型设备的生产流程进行优化设计显得尤为重要。
首先，为了确保成型产品的质量，生产流程的优化设计需要从原材料的选择和准备开始。
优质的原材料是生产出高品质产品的前提。
在选择原材料时，需要考虑其力学性能、热膨胀系数、流动性以及与挤压机的兼容性等因素。
同时，在原材料准备过程中，应确保材料的均匀性和稳定性，以避免在挤压过程中出现质量问题。
其次，挤压机的设计与调整对生产流程的优化至关重要。
挤压机是实现复合材料拉挤成型的核心设备，其结构和工作原理直接影响到产品的成型效果。
在设计挤压机时，应考虑到产品成型的要求，并尽可能实现自动化和智能化操作。
优化挤压机的结构可以提高其稳定性和可靠性，降低故障率，从而提高生产效率。
第三，确定合适的挤压工艺参数对于生产流程的优化设计非常重要。
挤压工艺参数包括挤压温度、挤压速度和挤压压力等。
通过合理地调整这些参数，可以实现成型产品的尺寸精度和表面质量的控制。
此外，在生产过程中，还需要不断监测和调整这些参数，确保产品的一致性和稳定性。
然后，设备的维护和保养也是生产流程优化设计中不可忽视的一部分。
定期对设备进行维护和保养，可以延长设备的使用寿命，减少故障和停机时间。
同时，应建立完善的设备维护记录和维修计划，及时发现和解决潜在问题，确保设备的正常运行。
最后，加强员工培训和管理，提高生产流程的效率和质量。
培训员工操作设备的正确方法和工艺流程，以提高工作效率和产品质量。
建立健全的质量控制体系，确保从原材料进厂到成品出厂的每一个环节都能得到严格把控和监管。
综上所述，复合材料拉挤成型设备的生产流程优化设计是提高生产效率和产品质量的重要手段。
通过合理选择原材料、优化挤压机设计、确定合适的挤压工艺参数、加强设备的维护和保养以及加强员工培训和管理，可以实现生产流程的优化，提高生产效率和产品质量，满足市场需求，提升企业的竞争力。
机械挤压成形工艺优化及仿真模拟
机械挤压成形工艺优化及仿真模拟导言：机械挤压成形是一种广泛应用于金属加工领域的成形工艺。
通过对材料进行挤压，可以实现复杂形状的制造，同时提高材料的密实度和力学性能。
然而，机械挤压成形工艺中存在一些问题，如加工过程中的应力分布不均匀，易引起材料的变形、断裂等缺陷。
本文将探讨机械挤压成形工艺的优化方法及其仿真模拟技术。
一、机械挤压成形工艺的优化方法1.材料选择与预处理机械挤压成形的材料选择是关键环节之一。
合理选择材料可以提高挤压成形的效率和品质。
常用的挤压成形材料包括铝合金、铜合金、钢等。
在选择材料时，需要考虑其塑性变形能力、热处理性能以及成本等因素。
此外，在进行挤压成形前，还需要对材料进行预处理，如退火、固溶等，以改善材料的可变形性能。
2.模具设计与优化模具是机械挤压成形的重要装备之一。
合理设计和优化模具结构可以提高成形质量和生产效率。
模具设计时需要综合考虑产品形状、尺寸、成形工艺等因素。
通过采用合适的模具形状和尺寸，可以减小挤压过程中的变形和应力集中等问题，提高产品的质量。
3.挤压工艺参数的优化挤压工艺参数的选择对成形质量和效率有着重要影响。
常见的挤压工艺参数包括挤压速度、挤压温度、挤压力等。
优化挤压速度可以避免产生挤出时的应力冲击，减少挤压过程中的应力分布不均匀。
合理控制挤压温度可以减小材料的变形和晶粒生长速度，从而提高产品的力学性能。
调节挤压力可以控制产品的尺寸和密实度。
二、机械挤压成形的仿真模拟技术1.有限元仿真有限元仿真是一种常用的机械挤压成形仿真方法。
通过将挤压过程建模，利用有限元方法求解材料在挤压过程中的应力、应变分布以及变形情况。
有限元仿真可以帮助预测和分析挤压过程中的缺陷和变形问题，优化工艺参数和模具设计。
2.流体仿真流体仿真可以用来模拟挤压过程中的金属流动和应力场。
通过建立数学模型，求解流体动力学方程和传热方程，可以得到挤压过程中的流速、温度分布以及应力场。
流体仿真可以帮助优化挤压工艺参数，改善产品的表面质量和力学性能。
630t立式冷挤压机有限元分析与改进设计
摘要本文主要是通过有限元分析软件ANSYS对630t立式冷挤压机机身进行静态分析，并根据静态分析结果分析应力分布和变形情况，来进行结构优化设计。
在对630t立式冷挤压机机身结构进行受力分析时，将机身底面四个脚采用固定约束方法限制其6个自由度，并在加载区施加均布载荷，然后计算结果，分析机身整体应力云图和垂直Z向整体变形图，找到机身应力集中区和薄弱环节，提出改进方案。
根据计算结果发现，床身整体应力不大，说明强度足够，但是机床垂直方向变形量较大，导致加工精度较差。
所以需要研究如何在降低机床变形量，提高加工精度的条件下，同时减少材料以降低成本。
针对该机身结构存在的问题，本文提出了十种优化方案，并把每个方案分别建模，导入有限元软件ANSYS，分析其强度和刚度，然后分析比较每个方案的计算结果，最终获得最优的改进方案。
该方案不仅可以明显提高机身的刚度，达到了机床加工精度的使用要求，还减轻了床身的质量，降低了生产成本。
关键词 630t冷挤压压力机，有限元，静态分析，改进设计。
AbstractT his article is for 630t Vertical cold extrusion machine body static analysis by finite element analysis software ANSYS and static analysis based on the results of the stress distribution and deformation analysis , to improve , compare and choose the best solution . When cold extrusion machine to 630t Vertical fuselage structure is analyzed, the underside of the fuselage four feet fixed constraint method to limit its six degrees of freedoms, and impose uniform load in the load area, and then calculate the results, analysis Z stress cloud and down to the deformation maps, find body stress concentration zone and weaknesses, to improve the program.According to the results, it was found that the strength parameters is surplus , but the amount of deformation is large, the precision is not enough, so the next step is to ensure the accuracy in the conditions to minimize the material in order to reduce costs. The fuselage structure for the problem, this paper presents an optimization program ten, and the modeling of each program separately, importing finite element software ANSYS, static analysis of its strength and stiffness, and comparative analysis of the results of each program, eventually find the optimal improvement program, not only improves the precision of the body, reaching the machine requirements, but also reduce the mass and reduce the cost.Key words closed press, finite element method, static analysis, improvement designs目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 本课题研究概况 (1)1.2 研究背景和来源 (1)1.3 冷挤压压力机研究现状 (2)1.4 研究目的及意义 (2)1.5 主要研究内容 (4)第二章机身结构的静态分析 (5)2.1 ANSYS软件简介 (5)2.1.1 ANSYS介绍 (5)2.1.2 ANSYS的主要技术特点 (6)2.1.3 ANSYS 有限元求解的基本步骤 (7)2.2 机身简介 (7)2.2.1建立有限元模型 (9)2.2.2单元类型的选择 (9)2.2.3 网格划分 (10)2.2.4 边界条件 (11)2.2.5 材料特性 (12)2.3 计算结果分析 (12)2.3.1 机身的应力应变要求 (12)2.3.2 原始模型整体应力图 (13)2.3.3 原始模型整体变形图..................... 错误！未定义书签。
630t立式冷挤压机有限元分析与改进设计开题报告
附件六：扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目630t立式冷挤压机有限元分析与改进设计题目来源指导教师出题题目类型为结合科研指导教师学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化开题报告内容：（调研资料的准备与总结，研究目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段、内容及时间安排；完成毕业设计（论文）所具备的条件因素等。
）文献综述一前言近几年来，随着工业生产及科学技术的蓬勃发展，冷挤压技术也得到了迅猛发展。
不少高等学校、科研院所和企业公司都开展了冷挤压技术的实验研究，其成果已广泛应用于现代制造业。
中国-江苏森威集团股份有限公司掌握了多工位冷锻生产技术，批量生产自行车、摩托车、汽车精锻件，已形成年产3000t冷锻件的能力。
长春一汽汽车工艺研究所已熟练掌握汽车轮胎螺母和花键轴的冷挤压成形，并且正式向外转让技术。
中国现在已可以生产1600~10000kN的各种型号冷挤压设备。
美国National公司是世界上生产多工位冷锻机的研究中心。
现在又将具有5-6工位的冷锻机研制成"成形中心"，具有很大的柔性，既能适应锻件不同形状、不同高度，也能适应工序间工件翻转和多台阶加工。
利用这种"成形中心"可以加工各种各样的紧固件以及其他较为复杂的带凸缘或带孔的挤压件，它完全由微机处理，由可编程控制器自动控制，换模时间仅需几十秒钟。
德国舒勒公司生产X系列单工位冷挤压机、KB系列多工位立式冷挤压机、GB系列多工位卧式冷挤压机。
随着冷挤压工艺的日趋成熟和发展，与其相应的冷挤压设备也在不断更新和完善。
为了满足冷挤压工艺的需要，冷挤压设备的结构性能必需满足其工艺对设备力能特性和速度特性的要求。
在挤压设备方面，中国已具备设计和制造各级吨位挤压压力机的能力。
除采用通用机械压力机、液压机、冷挤压力机外，还成功地采用摩擦压力机与高速设备进行冷挤压生产。
二本课题研究的的意义目的：我国冷挤压机和国外比有很大差距，主要原因在分析研究上，国外不仅用计算机模拟仿真技术，还通过大量的实验来模拟。
大公称力行程冷挤压机肘杆机构的优化分析
（） ４
（０ ２）
曲柄 角 速 度 ； 滑 块 的公 称 压
ｆ＝ ＋－蕊ｊＹ 一 （Ｙ３Ｘ Ｙ２Ｙ￣ ￣ Ｘ－３
力； 一滑块的公称压力点的速度。
（ ０ １）
Ｉ＝ ＋－ （２ ｄ Ｙ ４ Ｘ ４ Ｘ
（） ５ 对求导监 ｄ ｔ
ｄＹ３
＝
效行程尽可能的大 。根据理想状态下输入功等于输出功 ， 压力机
（） ９
的输 入功 有 电 机 的功 率 决定 ， 就 是 曲柄 的 角速 度 与 输 人 力矩 的 也
ｌＸ ２３Ｘ３ ｌ￣ ）Ｙ ￣］ ＋－ Ｙ （ＸＸ， －
的 速 度 ，ｄ ： ｔ
乘积。输 出功率在公称压力点上为公称压力与滑块速度 的乘积。 二者相等 ， 肘 ＝ 即：
（ ）３ Ｙ 点 的速 度 ３ ＇ ３ ，Ｙ ： ３ ｄ
【 ３肘杆机构 的优化分析 ８ ）
３１优化 目标 函数 ．
、
＼
冷 挤 压 的工 艺 特 性 ，要 求在 工 作 阶 段 滑块 的速 度 平稳 且 有
一 ｆ＝ 州 ） Ｙｄ Ｉ ３ａ ）－ （Ｘ ３Ｉ Ｙ
ｃ ｌ ｘ ｒ ｉ ｎ ｐ ａ ｔ ｒｃ ｍｂｉ ａｉ ｎ， ｓａ ｌ ｈ ｅ ｔ ｙ ｍｏ ｅ ｄ ｍ ｖ ｍｅ ｔｓｍｕ ａ ｉｎ ａ ｄ ｒ ｎ ｅ ｉ ｇ ｔ ｅ ｏｄ ｅ ｔｕ ｏ ａ ｍｅｅ ｏ ｓ ｒ ｎ ｏ ｅ ｔ ｂ ｉ ｎ ｉ ｄ ｆａ ｔ ｓ ｔ ｎ ｏ ｅ ｎ ｉ ｌ ｏ ｎ ｅ ｄ ｒｎ ｈ ｔ
（ ２Ｙ ， １ ￣２ 的速 度 ，ｒ ｄ２ Ｘ 】
，
ｄ ｄ ｔ ｔ
（ ） ６ ｙ 点的加速度 ｓ ｄＹ ：
ｄｔ
挤压机结构设计与优化设计
摘要金属挤压加工是利用金属塑性压力形成的一种加工方法。
它的本质是利用施加外力的方法，使处于剂压容器中的坯料承受三向应力而产生塑性变形，并从特定的缝或者孔隙中挤出，从而获得一定尺寸及截面形状挤压制品的压力成形过程。
本课题的研究来源于重庆大学承担的中国重型机械研究院科研项目“250MN挤压机结构设计与优化”，任务是250MN挤压机关键零部件的强度校核与优化。
挤压机中的关键零部件有前梁、后梁、动梁、主缸等，这些零部件的工作性能直接影响到挤压机的整体工作性能，因此要对其中一些关键零部件进行强度校核和优化。
本课题通过提供原始图纸及参数，运用传统方法对挤压机前梁、后梁进行强度校核，然后用UG进行关键零部件的三维建模，并运用有限元分析工具ANSYS按照初步设计进行强度分析，得到挤压机主要零部件的应力情况。
在初步设计的基础上，按照给定的安全系数，对结构进行优化。
这主要通过增加梁高度来实现。
最后可以得出结论：初始方案中前梁、后梁、动梁在结构上均存在有待提高的地方，部分零部件不符合强度要求。
经过优化设计后，零件的主体结构均能达到强度要求，但在以后的设计中，应力集中区域还需要进一步优化。
关键词:挤压机，有限元，优化设计，ANSYSABSTRACTMetal extrusion is a processing method by using metal plastic pressure. An extrusion machine is a device which pushes or pulls the material in the extrusion containers through a shaped die to form a continuous length of product with a preset cross section. The material will be in state of hydrostatic pressure in the process. In this way, various profiles of products could be processed. This thesis is based on a research project undertaken by Chongqing University sponsored China National Heavy Machinery Research Institute with the title of “250 MN Extrusion Pres Design and its Optimization”. The tasks of this research are to verify strength of the key components and optimization.The key components in the extrusion press include front ridge, rear ridge, moving ridge, the hydraulic cylinder and so on. The performance of the designed components will directly affect the overall performance of the extrusion press, and therefore, it’s necessary to verify the strength and optimize structure. Based on the draft of design, the first step is to calculate the strength of the front ridge, rear ridge by traditional method. Then, 3D modeling is built in UG and analyze the structure in a commercial Finite Element Method (FEM) tool ANSYS. The stresses distributions of the key components are obtained. Based on the results of first design, the optimization of the structure is optimized according to the given safety factors. The problem can be solved by increasing material. Finally, the conclusions can be drawn: There are some structures can be improved in the initial design, and some regions cannot meet the strength requirements from the simulation results. However, the strength of the parts can meet the design requirements by optimization the structure. Also, the stress concentration regions should be optimized in the future design.Key words:Extrusion Press, Finite Element Method (FEM), Optimization, ANSYS毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
机械挤压成形工艺优化及仿真模拟
机械挤压成形工艺优化及仿真模拟1.引言机械挤压是一种常用的金属加工工艺，用于将金属材料通过受力挤压变形成所需形状。
随着现代工业的发展，机械挤压工艺在汽车、航天、船舶等领域有着广泛的应用。
机械挤压成形的质量和效率受到多方面因素的影响，因此，优化挤压工艺和利用仿真模拟手段对成形过程进行分析和优化已经成为一个重要的研究课题。
2.机械挤压工艺的基本原理机械挤压是利用挤压机将金属材料加热后推入模具腔内进行塑性变形的过程。
通过对金属材料的加热和机械力的作用，使金属材料在模具内发生流变，从而形成所需的产品形状。
挤压工艺的优化主要包括材料的选取、加热温度的控制、模具设计等方面。
3.机械挤压工艺的优化3.1 材料的选取在机械挤压过程中，金属材料的选择直接影响到成形产品的质量。
不同的金属材料具有不同的塑性变形特征和流变应力曲线。
根据需要选择合适的材料，可以使成形过程更加顺利和稳定。
3.2 加热温度的控制金属材料的加热温度对机械挤压工艺的成形效果有着重要影响。
温度过高会导致金属材料的烧结和软化，使挤压过程难以控制；温度过低则会导致材料的塑性变形性差，增加挤压所需的力。
因此，通过合适的加热温度控制，可以使金属材料在挤压过程中达到最佳的塑性变形能力。
3.3 模具设计模具的设计对机械挤压工艺的成形效果和产品质量有着重要影响。
合理的模具设计可以使得挤压过程中金属材料的流动更加顺畅，减少应力集中和变形不均匀的问题。
通过优化模具的结构和采用适当的润滑剂，可以提高挤压效率和成形质量。
4.仿真模拟在机械挤压工艺中的应用由于机械挤压工艺的复杂性和实际操作的困难性，借助计算机仿真模拟手段对挤压过程进行分析和优化已成为一种常用的方法。
通过建立适当的数学模型和应用有限元方法，可以模拟挤压过程中的金属流动、应力分布、温度变化等重要参数。
基于仿真模拟的结果，可以通过优化工艺参数和模具结构，提高挤压的质量和效率。
5.结论机械挤压成形工艺的优化和仿真模拟在现代工业中具有重要意义。
机械挤压成形技术的过程优化
机械挤压成形技术的过程优化机械挤压成形技术是一种常见的金属加工方法，通过施加力量将金属材料从一个孔口挤出，形成所需的形状。
随着工业技术的不断发展，人们对机械挤压成形技术的过程进行了优化，旨在提高生产效率和产品质量。
本文将从原材料选择、工艺参数控制和模具设计等方面，探讨机械挤压成形技术的过程优化。
首先，原材料的选择对机械挤压成形技术的过程优化至关重要。
不同的金属材料在挤压成形时具有不同的性能和挤压性能。
因此，在选择原材料时，需要充分考虑其可塑性、耐磨性和变形性等参数。
此外，还应根据产品的需求，选择合适的原材料成分比例和形态。
通过优化原材料的选择，可以提高产品的可靠性和使用寿命。
其次，工艺参数的控制是机械挤压成形技术的关键环节。
工艺参数包括挤压速度、挤压温度、挤压力量和挤压长度等。
在挤压过程中，合理的工艺参数可以有效地控制产品的形状和尺寸精度，减少挤压过程中的缺陷和变形。
因此，通过实验和经验，确定合适的工艺参数是优化机械挤压成形技术过程的重要方法。
除了原材料选择和工艺参数控制，模具设计也是机械挤压成形技术过程优化的关键。
模具的设计直接影响产品的形状和精度。
在模具设计中，应根据产品的要求和挤压过程中的力学特性，优化模具的结构和形状。
例如，在模具的进料部位设置合适的导向装置，以确保原材料的均匀进料和良好的变形。
此外，通过使用合理的模具材料和表面处理技术，可以降低摩擦阻力和磨损，提高模具的使用寿命。
此外，机械挤压成形技术的过程优化还需要充分利用现代技术手段。
例如，通过数值模拟和有限元分析，可以模拟和预测挤压过程中的应力分布和变形情况，为工艺参数的优化和模具设计的改进提供科学依据。
此外，借助先进的控制系统和自动化设备，可以实现对挤压过程的精确控制和监测，提高生产效率和产品质量。
总结起来，机械挤压成形技术的过程优化需要从原材料选择、工艺参数控制、模具设计和利用现代技术手段等方面综合考虑。
通过合理地优化这些环节，可以提高机械挤压成形技术的生产效率和产品质量，推动相关行业的发展。
大型卧式金属挤压机结构设计的解析研究
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｔ ｙ ｐｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｅ ｘ ｔ ｒ ｕｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ． Ｔｈｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｂ ｕｉ ｌ ｔ ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｏｒ ｆ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈｅ ｂｅ ｎｄ ｉ ｎｇ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｎｄ ｒ ｅ ａ ｒ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｓ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ｍｅ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕｒ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ． Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ａ ｒ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｎ ｓ ｅ ｖｅ ｒ ａ ｌ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ
４ ０ ０ ０ ３ ０ ； ７ ２ １ ０ ０ ０ ）
２ ．中 国重 型机 械 研 究 院股 份 公 司 ，陕 西 西安
摘
要 ：分析 了大型卧式金属挤 压机典型结构 ，针对大 型卧式金属挤压机解析设计 过程 巾遇到 的
问题 ，建立 了描述前 、后梁受力与变形及弯曲应力的解 析模 型。通过接触有 限元法分析 了几 台大 型挤 压机前 、后梁 的强度 。对 比解析模型与有限元计算结果表明 ：前 梁的应 力修正 系数应 为 １ ． ５～ ３ ，后梁
基于I-DEAS的挤压机挤压梁优化设计
液压机 ， 各项 技术 参数及 几何精 度 均符合设 计 要求 。
设 备机 械 、 电气各 运动部 件运行 正 常可靠 、 平 稳 无 噪
【 参考 文献 】
［ １ ］ 张德益． 汽车内饰件压制成型工艺研究ｌ Ｄ ｌ ＿ 南京： 南京理工大学，
声， 符合 设计 和《 技 术协议 》 要求 ， 也 满 足 了 用 户 对 内
ＳＯＮＧ Ｙｕ ｆ ａ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｇｕ ａ ｎ ｇ ｈｕ ｉ
（ １ ． Ｈｅ ￣ｉ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｔ ｏ ｏ ｌ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ６ ０ １ ， Ａｎ ｈ ｕ ｉ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
向Ｐ １ 。
挤 压 机 广 泛 应 用 于 建 筑 、交 通 运 输 、通 信 等 领 域 ， 主要 用 于生产 有 色 金属 和 黑 色金 属 的管 、 棒 、 型
材¨ ｌ ２ Ｊ 。 挤 压 机 的挤 压 梁 装 置 设 置 在 主 柱 塞 的前 端 ， 在 挤 压梁 的前端 面上 安装挤 压机 的主要 挤压 工 具——
结 果 对 挤 压 梁 零 件 进 行 了优 化 设 计 。 通 过 优 化 设 计 ， 挤压 粱零 件 的最大 应力值 大 大降低 ， 挤 压 梁 零 件 的 结 构
更加 合 理 。
关键 词 ： 机械 设计 ； 挤压机 ； 挤压 梁 ； 有 限元 ； Ｉ － ＤＥ ＡＳ
中图分 类号 ： Ｔ Ｇ３ ７ ５
文章编 号 ： １ ６ ７ ２ — ０１ ２ １ （ ２ ０１ ４） Ｏｌ 一 ０ ０ ５ ４ — ０ ３
基于 Ｉ － ＤＥＡＳ的 挤 压 机 挤 压 梁 优 化 设 计
纤维板挤压机的创新设计与改进
纤维板挤压机的创新设计与改进随着建筑行业的不断发展和技术的进步，纤维板作为一种环保、轻质、高强度的新型建筑材料，在建筑装饰、家具制造等领域得到了广泛应用。
而纤维板挤压机作为生产纤维板的关键设备，其创新设计和改进对于提高生产效率、降低能耗、提升产品质量具有重要意义。
一、挤压机结构的创新设计1. 提高挤压机的稳定性：在挤压过程中，挤压机需要承受高压力和高温，因此挤压机的结构设计应更加牢固稳定。
通过对机器结构、材料、工艺等方面的改进，提高挤压机的可靠性和使用寿命。
2. 优化挤压机的自动化控制：传统纤维板挤压机主要依靠人工操作，无法实现自动化程度的提高，增加了劳动力成本。
通过新增加自动化控制系统，实现挤压工艺的自动调节和控制，减少人工干预，提高生产效率和产品质量。
3. 提高挤压机的能耗效率：挤压机在挤压过程中需要消耗大量的能源，因此挤压机的能耗效率成为一个需要解决的问题。
通过优化设备的热能回收、热能利用等技术手段，降低能耗，减少能源的浪费。
二、挤压机工艺的创新改进1. 创新挤压机的挤压工艺：传统纤维板挤压机采用的是单轴挤压方式，挤压速度较慢，生产效率低。
可以考虑引入双轴挤压技术，通过同时施加上下挤压力，提高挤压速度和效率，降低生产成本。
2. 改进挤压机的控制系统：挤压机的挤压过程需要精确控制，以保证纤维板的质量。
通过改进挤压机的控制系统，引入传感器、PLC等先进技术，实时监测挤压温度、压力等参数，保证挤压过程的稳定性和纤维板的一致性。
3. 创新挤压机的料斗设计：挤压机的料斗是纤维板生产过程中的一个关键环节，对于原材料的混合均匀度和输送效率有着直接影响。
通过优化料斗的结构设计，增加搅拌装置、减少料斗内部的残留等，改善原材料的混合效果，并提高产品质量。
三、挤压机创新设计的意义与前景1. 提高生产效率：通过对挤压机的结构和工艺进行创新设计和改进，可以提高生产效率，减少能源消耗，并且降低人力成本，提高企业的竞争力和盈利能力。
铝合金挤压壁板用扁挤压筒的优化设计
0前言挤压筒是挤压机的大型工具，由热作模具钢制作，常在高温、高压以及高摩擦的环境下频繁工作。
与圆挤压筒相比，扁挤压筒的矩形内孔和扁宽、薄壁的铝合金型材具有几何相似性，因而可用较高的比压挤压大挤压系数、大宽厚比的硬质铝合金薄壁型材，特别是对于大型扁宽薄壁的铝合金壁板来说，扁挤压筒较圆挤压筒具有更大的优越性。
但是扁挤压筒在挤压过程中的应力应变场和温度场受到很多因素影响而变得异常复杂，往往在危险断度计算做概括介绍。
1扁挤压筒结构特点（1）扁挤压筒是由两层或两层以上衬套以过盈热装组合而成的。
采用多层衬套组合式结构可以改善扁挤压筒的受力条件，使筒壁中的应力分布均匀、降低应力峰值、增加承载能力以及提高使用寿命。
扁挤压筒衬套的层数应根据其工作内套的最大应力来确定。
在工作温度的条件下，当最大应力不超过挤压筒材料屈服强度的40%～50%时，挤压筒铝合金挤压壁板用扁挤压筒的优化设计赵云路1，刘智远1，刘静安2（1.沈阳新鑫模具有限公司，沈阳110043；2.西南铝业（集团）有限责任公司，重庆401326）摘要：本文通过文字、图形、公式等相结合的方式，结合几十年的生产实践，对扁挤压筒的结构、几何尺寸、过盈量选择、强度计算、材料选择等进行了全面论述。
关键词：扁挤压筒；有限元法；强度；扁挤压筒应用中图分类号：TG146.21，TG379文献标识码：B文章编号：1005-4898（2023）06-0047-06doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2023.06.11变薄。
由于各层套间的预紧压力作用，使应力分布越趋均匀、拉应力下降，受力状态趋于合理。
（2）由于扁挤压筒内孔局部会出现应力集中，为了改善这种情况，我公司提出了拼镶式扁挤压筒，并申请了国家专利，如图2、图3所示。
图2为径向拼镶式及其拼块挤压筒内衬，图2（a ）由拼块1（2件）和拼块2（2件）组成。
这样换部分组件，大大节省更换周期和成本。
图2（b ）为拼块1的详细结构和安装方式，通过螺栓连接，能够实现快速安装和拆解。
基于遗传算法的型材挤压机优化设计
基于遗传算法的型材挤压机优化设计一、引言型材挤压机作为金属型材加工行业中不可或缺的生产工具，在生产过程中存在着效率不高、产品质量不稳定等问题，这些问题大大限制了金属型材加工行业的发展。
然而，随着计算机技术的不断发展，基于遗传算法的优化设计成为了解决这些问题的一种有效手段。
二、型材挤压机的优化设计型材挤压机的优化设计可以通过多个方面进行改进，具体包括以下几个方面。
1.结构设计优化型材挤压机的结构设计可以从结构刚度和稳定性两个方面入手，加强整体结构的牢固性和稳定性，从而提高型材挤压机的工作效率和产品质量。
其中，需要特别关注挤压机模头和挤压机卡盘的设计，以确保型材的挤压过程更加稳定。
2.挤出材料选择优化型材挤压机的挤出材料选择可以从两个方面入手，一是具有较高刚度和耐磨性的材料，二是具有良好塑性和可加工性的材料。
选择合适的挤出材料不仅能够提高型材挤压机的工作效率，还能够提高产品的质量。
3.挤出工艺优化型材挤压机的挤出工艺是影响产品质量的关键因素之一，因此需要对挤出工艺进行优化。
具体来说，需要关注挤压温度、压力、速度等参数的调整，以最大限度地提高型材挤压机的工作效率和产品的质量。
三、遗传算法的应用为了实现型材挤压机的优化设计，可以采用基于遗传算法的优化方法。
遗传算法是一种模拟自然选择和遗传机制的优化算法，可用于优化设计中的参数优化、结构优化等问题，具有快速、高效的特点。
遗传算法的应用流程如下：1.定义优化目标和变量首先需要明确设计优化的目标，例如提高型材挤压机的工作效率和产品质量。
接着需要确定设计变量，例如挤出材料的材质、温度、压力、速度等。
2.设计遗传算法模型在遗传算法模型中，需要定义适应度函数、选择、交叉和变异等基本遗传算法基因操作，以及交叉率和变异率等参数。
3.种群初始化在进行遗传算法优化前，需要随机生成一群个体，这些个体包含优化目标和设计变量。
4.遗传算法进化通过优化算法的基本操作，例如选择、交叉和变异等操作，不断筛选优秀的个体，并进行遗传进化，直到达到优化目标。
机械工程中的挤压加工工艺优化
机械工程中的挤压加工工艺优化机械工程领域常常需要对材料进行加工，以满足不同行业的需求。
其中，挤压加工是一种广泛应用的工艺，可以用于生产各种金属和非金属制品。
然而，挤压加工的效率和品质常常受到一些因素的限制。
因此，优化挤压加工工艺成为了一项重要的研究课题。
首先，我们来了解一下挤压加工的基本原理。
挤压加工是通过将材料置于挤压机中，施加压力使其通过模具形成所需的形状。
这种加工方法常用于制造管道、棒材和型材等产品。
然而，在实际生产中，挤压加工中常常会出现一些问题，如成品尺寸不稳定、表面质量不良等。
这些问题的出现往往导致生产效率的下降和产品质量的降低。
要解决这些问题，需要对挤压加工工艺进行优化。
首先，我们可以通过优化模具设计来改善产品尺寸的稳定性。
模具的设计应该考虑到材料的流动性和变形特性。
合理设计模具的几何形状和尺寸，可以提高产品的一致性和精度。
此外，还可以采用一些先进的模具材料和表面处理技术，提高模具的耐磨性和防粘性。
其次，挤压加工中的材料选择也是关键。
不同材料的流变学特性和塑性变形行为有所不同，因此，在进行挤压加工时应根据材料的特性进行调整。
例如，对于某些易断裂的材料，可以采用热挤压工艺来改善其塑性。
此外，还可以添加适当的润滑剂和表面涂层，降低材料的摩擦阻力，提高挤压过程的效率和产品质量。
另外，挤压加工中的温度和压力也需要合理控制。
温度的控制可以影响材料的塑性变形和流动性。
过高的温度可能导致材料的软化和变形过大，造成产品尺寸偏差；而过低的温度则可能导致材料的断裂。
因此，应根据具体材料的热力学特性，选择合适的挤压温度。
此外，应根据挤压材料的流动特性和成品形状的要求，调整挤压加工中的压力和速度，以达到最佳的成形效果。
最后，挤压加工的工序控制也是优化的关键。
在挤压加工中，合理的工序安排可以提高生产效率和产品质量。
例如，可以通过合理布局挤压机和模具，减少物料的运输距离和时间。
此外，还可以进行工序优化，如配备自动化设备和智能化控制系统，减少人力操作和人为误差。
大型机械结构的优化设计与制造
大型机械结构的优化设计与制造随着科技的发展和人们对高效率、高质量生产的需求增加，大型机械结构的优化设计和制造变得越来越重要。
这些机械结构包括桥梁、风力发电机组、电梯等各种类型，它们的设计和制造直接影响到工程的安全性、可靠性和经济性。
在这篇文章中，我们将探讨大型机械结构的优化设计与制造的关键问题和技术。
首先，大型机械结构的优化设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
例如，结构强度、刚度、耐久性、重量和成本等。
为了达到最佳性能和经济效益，设计师必须在这些因素之间做出权衡和折衷。
这就要求设计师有广泛的知识和经验，能够综合考虑各种因素，制定出最佳的设计方案。
其次，大型机械结构的制造过程也是一个挑战。
这些结构往往由多个零部件组成，每个零部件的制造和装配都需要高度精确。
制造过程中的误差和偏差可能会导致结构的失效或降低其性能。
为了确保高质量的制造，需要采用精密的加工设备和先进的制造技术。
同时，制造过程需要严格的质量控制和检验，以确保每个零部件和整体结构都符合设计要求。
另外，大型机械结构的优化设计和制造也需要考虑实际应用环境和工况的影响。
例如，桥梁的设计和制造需要考虑荷载、地震、风力等因素的影响；风力发电机组的设计和制造需要考虑风速、风向等因素的影响。
在这些设计和制造过程中，需要进行详细的工程分析和仿真，以评估结构的可靠性和安全性。
此外，大型机械结构的优化设计还可以通过材料选择来实现。
不同材料具有不同的力学性能和物理特性，选择合适的材料可以提高结构的性能和使用寿命。
例如，使用高强度钢材可以提高结构的强度和刚度，同时减轻结构的重量。
利用耐腐蚀材料可以提高结构的耐久性和使用寿命。
因此，在大型机械结构的优化设计中，材料选择是一个重要的考虑因素。
最后，大型机械结构的优化设计和制造也需要考虑可持续发展的要求。
由于机械结构的制造和使用都会消耗大量资源和能源，对环境造成一定程度的影响。
为了减少对环境的影响，设计师和制造商应该致力于研发和应用可持续的材料和工艺。
铝挤压机的技术提升措施
铝挤压机的技术提升措施铝挤压机是一种常见的金属加工设备，用于将铝材料通过挤压工艺制成各种形状的铝型材。
随着工业技术的不断发展和市场需求的不断变化，铝挤压机的技术提升也变得至关重要。
本文将就铝挤压机的技术提升措施进行探讨和分析。
1.机械设备升级：首先，铝挤压机的技术提升需要从机械设备本身进行升级。
例如，可以通过改进挤压腔体结构、增加挤压力和速度控制系统等手段来提高挤压效率和质量。
另外，引入自动化控制系统和传感器技术，实现挤压工艺的智能化和自动化，可以大大提高生产效率和产品质量。
2.模具设计优化：模具是铝挤压加工中的关键因素，模具设计的合理与否直接影响到产品的加工效率和质量。
因此，通过采用先进的模具设计软件和模拟分析技术，可以优化模具结构，减少挤压过程中的材料流动和变形等问题，提高产品的一致性和精度。
3.材料选择和处理：铝挤压机的技术提升还需要注意对材料的选择和处理。
优质的铝材料不仅可以提高产品的机械性能和表面质量，还可以降低挤压过程中的变形和损耗。
因此，可以通过引入新型的铝材料和热处理工艺，在提高产品性能的同时，降低生产成本。
4.质量控制和检测技术：为了提高产品的质量和一致性，铝挤压机的技术提升还需要加强质量控制和检测技术。
可以通过在挤压过程中引入在线监测系统，实时掌握产品的尺寸、形状和表面质量等关键参数，并及时调整生产参数，确保产品达到要求。
另外，可以采用先进的非破坏性检测技术，如超声波检测和X射线检测等，对挤压产品进行质量检测，确保产品的无缺陷和安全性能。
5.环境友好和节能措施：随着人们对环境保护意识的提高，铝挤压机的技术提升也需要注重环境友好和节能。
可以通过优化挤压工艺和设备结构，减少能源消耗和废气排放。
另外，可以采用先进的废渣处理技术和再利用系统，实现对废弃物的资源化利用，降低对环境的污染。
总之，铝挤压机的技术提升是一个综合性的工程，需要从机械设备、模具设计、材料选择和处理、质量控制和环境友好等多个方面进行改进和优化。
纤维板挤压机的结构设计与优化
纤维板挤压机的结构设计与优化摘要：本文主要介绍了纤维板挤压机的结构设计与优化。
首先分析了纤维板挤压机的工作原理与应用领域，并对挤压机的核心部件进行了详细介绍。
其次，根据挤压机的工作特点与要求，提出了结构设计与优化的方法，包括结构的合理布局、材料选择、强度分析和优化以及运动精度控制等方面。
最后，通过案例分析，验证了所提出的设计与优化方法的有效性，并总结了挤压机结构设计与优化的一些经验和建议。
关键词：纤维板挤压机；结构设计；优化；核心部件；运动精度一、引言纤维板挤压机是一种常用的工业设备，广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑等领域。
其主要作用是通过挤压工艺，将纤维板材料加工成所需的形状和尺寸。
因此，纤维板挤压机的结构设计与优化对于生产效率和产品质量具有重要意义。
二、纤维板挤压机的工作原理与核心部件纤维板挤压机是利用机械力和热力对纤维板材料进行塑形的设备。
其工作原理是通过将纤维板材料送入挤压腔体，然后通过挤压缸施加力量，使材料在热压板和模具的作用下发生塑性变形，最终得到所需的产品。
纤维板挤压机的核心部件包括挤压缸、热压板、模具和控制系统等。
挤压缸是挤压机的动力来源，通过压力产生力量，驱动材料的挤压。
热压板是对纤维板材料进行加热和压制的部件，具有加热、保温和调节温度的功能。
模具是根据产品形状设计的零件，通过模具的凹凸面使得纤维板材料得到相应的形状。
三、纤维板挤压机的结构设计与优化1. 结构的合理布局纤维板挤压机的结构布局需要合理安排各个部件的位置，以确保其正常运转和高效工作。
同时，还需要考虑设备的占地面积和人机工程学因素。
2. 材料选择在设计纤维板挤压机时，需要选择适用于挤压机工作环境的材料。
这些材料需要具备一定的耐磨性、耐高温性和耐腐蚀性，以保证设备的长期稳定运行。
3. 强度分析和优化纤维板挤压机在工作时承受较大的力和压力，因此需要进行强度分析和优化设计。
通过有限元分析等方法，可以确定挤压机各个部件的强度和刚度，以便优化结构，提高设备的稳定性和使用寿命。
大型卧式金属挤压机结构设计的解析研究
大型卧式金属挤压机结构设计的解析研究王勇勤;张飞;严兴春;韩炳涛;张君;房志远【摘要】分析了大型卧式金属挤压机典型结构,针对大型卧式金属挤压机解析设计过程中遇到的问题,建立了描述前、后梁受力与变形及弯曲应力的解析模型.通过接触有限元法分析了几台大型挤压机前、后梁的强度.对比解析模型与有限元计算结果表明:前梁的应力修正系数应为1.5～3,后梁的应力修正系数应为2～3.5.该研究结果对于利用解析方法快速确定大型卧式金属挤压机的初步结构和实现挤压机的参数化设计具有重要的参考价值.%The typical structure of the large scale horizontal metal extrusion press is analyzed. The analytic model is built to describe the deformation, stress and the bending stress of the front and rear platens to solve the problems met in the course of analysis design. The strength of the front and rear platens in several large scale extrusion presses is analyzed with the finite element method. The compared results of the analytical model and the finite element calculation show that the stress correction coefficient of the front platen should be 1. 5 ～ 3 and the stress correction coefficient of the rear platen should be 2 ～ 3. 5. This study result has an important reference value for quickly determining the preliminary structure and realizing parametric design of the large scale horizontal metal extrusion press by using analytical method.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】4页(P56-59)【关键词】挤压机;前梁;后梁;应力修正系数【作者】王勇勤;张飞;严兴春;韩炳涛;张君;房志远【作者单位】重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400030;重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400030;重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆 400030;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安 721000;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安 721000;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安 721000【正文语种】中文【中图分类】TG3760 前言金属挤压成型是利用金属塑性成形原理进行压力加工的一种优质、高效、低消耗的少无切屑加工工艺。
挤压机前梁结构轻量化设计
挤压机前梁结构轻量化设计发布时间：2021-06-09T16:11:15.473Z 来源：《基层建设》2021年第5期作者：朱朝东[导读] 摘要：前梁是挤压机设备中重要的承力构件，在挤压过程中，挤压设备的挤压力及挤压筒锁紧力将通过模具传导至前梁中心环面上前梁经常承受高负载作用力，其结构应有足够的强度和刚度，以保证挤压设备整机使用的可靠性。
哈尔滨东轻特种材料有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150060摘要：前梁是挤压机设备中重要的承力构件，在挤压过程中，挤压设备的挤压力及挤压筒锁紧力将通过模具传导至前梁中心环面上前梁经常承受高负载作用力，其结构应有足够的强度和刚度，以保证挤压设备整机使用的可靠性。
本文以挤压机前梁作为研究对象，构建前梁实心结构的三维模型，利用有限元数值模拟分析的方法对结构模型进行拓扑优化，获得前梁结构的拓扑形式，并以此作为设计依据，进行前梁内部腹板结构布局，最终获得前梁的轻量化空心腹板结构。
通过有限元数值分析三维模型并与原结构进行对比，重构优化后结构合理。
关键词：前梁；拓扑优化；轻量化随着我国机械行业的迅速发展，工业与民用结构中大量采用钢材结构，使得建筑用钢材逐年增加。
尤其是近几年，国家大力发展航空航天领域、船舶工业领域、动车组、通用机械和机床等领域，可见工业用钢已成为材料中钢材用量的重大领域。
因而如何合理利用和节约工业与民用钢材引起了越来越广泛的关注，进行结构优化设计就是其中的一条有效途径。
车身轻量化是提高汽车燃油经济性、减少尾气排放、节约材耗的有效手段。
采用轻量化材料是汽车车身轻量化的重要途径。
相对于单一材料车身而言，多材料车身可以充分发挥不同材料的性能、成本优势，为车身各个零部件选择合适的制造材料，从而在性能和成本约束下，实现较好的轻量化效果。
一、前梁结构有限元分前、后梁是挤压机最重要的承压构件之一。
后梁的结构决定着制造工艺，又决定了挤压机的用途和挤压力的大小。
在较小型的挤压机上，一般主缸与后梁铸造成一个整体，在大型挤压机上，主缸为单体结构，放在后梁镗孔中。
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硕士学位论文MASTER DISSERTATION论文题目大型挤压机结构优化设计作者姓名学科专业指导教师2012年5月中图分类号：TU318 学校代码：10216 UDC：621.7 密级：公开工学硕士学位论文大型挤压机结构优化设计硕士研究生：导师：申请学位：工学硕士学科专业：机械电子工程所在单位：机械工程学院答辩日期：2012年5月授予学位单位：燕山大学A Dissertation in Mechanical Manufacturing and AutomationOPTIMUM DESIGN FOR LARGE-SCALEEXTRUSION MACHINE STRUCTUREbySupervisor: ProfessorY anshan UniversityMay,2012燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《大型挤压机结构优化设计》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。
论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。
本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《大型挤压机结构优化设计》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。
本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。
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保密□，在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要大型挤压机是国民经济的一种基础设备，其运用已延伸各个领域，尤其是在塑性加工方面得到了广泛的运用。
本文结合中国重型机械研究院有限公司正在拟建的“2万吨难变形合金卧式挤压机”为研究对象，研究的主要内容如下：首先，运用DEFORM-3D V6.1软件，以铝型材6061挤压为例，进行穿孔过程分析。
把不同穿孔速度与不同穿孔针直径进行工艺组合，研究穿孔速度与穿孔针直径对穿孔过程的影响，得到坯料最高温度随穿孔行程变化规律和针筒比与穿孔深度的对应关系，还得出穿孔力与穿孔直径、穿孔速度的变化规律曲线图。
其次，运用大型通用有限元软件ANSYS的参数化设计语言APDL建立挤压机梁的参数化模型，然后对其进行静力学分析，输出应力、最大位移量结果云图。
以结构优化设计理论为基础，考虑满足梁应力、最大位移量和几何约束条件的条件下，建立梁的优化设计模型。
选择7个设计变量，确定以前梁重量最小为目标函数，并写入MATLAB的m文件。
运用MATLAB优化工具箱中遗传优化函数结合ANSYS 实现前梁的结构优化设计过程，得到最佳设计变量及最优结果。
最后将得到的优化设计变量带入有限元分析程序，检验优化结果的正确性。
最后，运用APD L建立挤压机挤压筒的参数化模型，对挤压筒在承受预紧力、热应力和内压同时作用工况下进行静力学分析，得到应力结果。
建立挤压筒的优化模型，并选择5个设计变量，确定重量最小为目标函数。
利用MA TLAB遗传优化工具箱结合ANSYS实现挤压筒的优化设计过程，得到优化设计变量和优化结果。
最后将优化设计变量代入有限元程序，检验优化结果的正确性。
关键词：结构优化；挤压机；ANSYS；遗传算法燕山大学工学硕士学位论AbstractLarge extrusion machine is the national economy of a kind of infrastructure, its use extends all fields, and especially in plastic processing has been widely applied. In this paper, all research based on the project of China's National Heavy Machinery Research institute Co., LTD is the proposed "20000 tons of hard alloy deformation horizontal extrusion". The main content of the study are as follows:Firstly, the aluminum 6061 as an example is used to analyze perforation process by DEFORM-3 D V6.1. The different speed and diameter needle craft combination, the perforation speed and diameter on the process of needle perforation influence, get change rule of the highest temperature with needle and perforation depth with the corresponding relationship, it reaches perforation force and diameter with perforated speed change law of the graph.Secondly, the use of ANSYS parametric design language APDL establish extrusion machines beam parameter model, and then the statics analysis, output stress and the maximal displacement volume cloud results. To structure optimization design theory as a foundation, consider meet beam stress, maximum displacement and geometric constraint conditions, under the condition of the optimization design model established beam. Choose 7 design variables, determine the weight before beam objective function is minimum, and writes the MATLAB m files. Using MATLAB toolbox optimization genetic optimize function realization with ANSYS before beam structure optimization design process, get the best design variables and the optimal results. The last will get the optimization design of the variable into finite element analysis program, inspection optimization of the accuracy of the results.Finally, set up by APDL extrusion parameter model of the cylinder, the tube extrusion suffered in the preloaded force, thermal stress and pressure and role of statics working conditions is analyzed and the stress and the strain of the results. Establish extrusion the optimization model of the cylinder, and choose five design variables, determine the weight objective function is minimum. Use of MATLAB genetic optimal toolbox combined with ANSYS squash and tube of optimal design process, optimized design variables and theoptimization results. Finally optimal design variables and into the finite element program, inspection optimization of the accuracy of the results.Keywords: Structure optimization, Extrusion machine, ANSYS, Genetic algorithm目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 国内外相关研究状况与发展动态 (1)1.3 优化设计的发展概况 (3)1.4 传统优化方法的运用 (4)1.5 现代优化方法的发展及应用 (5)1.6 课题研究的主要内容 (7)第2章结构优化设计理论及遗传算法 (8)2.1 优化设计数学模型的建立 (8)2.1.1优化设计数学模型 (8)2.1.2优化设计数学模型三要素 (9)2.1.3结构优化设计的步骤 (9)2.2 遗传算法（GA） (11)2.2.1遗传算法的基本思想 (11)2.2.2遗传算法的特点及优势 (11)2.2.3遗传算法的数学基础 (12)2.2.4遗传算法实现的过程 (18)2.3 本章小结 (19)第3章挤压成型过程分析 (20)3.1 分析模型及穿孔工艺参数 (20)3.1.1穿孔分析模型 (20)3.1.2穿孔工艺参数及其不同组合 (22)3.2穿孔速度及穿孔针直径对温度的影响 (22)3.3穿孔速度及穿孔直径对穿孔力的影响 (24)3.3.1穿孔力随行程的变化规律 (24)3.3.2穿孔深度与穿孔力 (26)3.4本章小结 (28)第4章挤压机前梁结构设计及优化 (30)4.1 有限元法的基本理论 (30)4.2 挤压机前梁结构有限元分析 (32)4.2.1挤压机机架的组成 (32)4.2.2前梁结构有限元分析 (35)4.2.3前梁结构优化数学模型 (45)4.3 前梁结构遗传算法优化设计 (47)4.3.1 MATLAB遗传优化算法工具箱 (47)4.3.2 前梁结构优化程序的实现 (51)4.3.3 优化结果的验证 (56)目录第5章挤压筒结构优化设计 (59)5.1挤压筒结构有限元建模 (59)5.1.1几何参数的选取 (59)5.1.2挤压筒预紧力分析 (60)5.1.3挤压筒的热力耦合方法 (62)5.1.4有限元模型 (64)5.1.5约束、载荷及求解结果 (65)5.2挤压筒机构优化数学模型 (67)5.2.1优化参数选取 (67)5.2.2约束条件 (68)5.3挤压筒结构遗传算法优化设计 (69)5.3.1建立适应度函数 (69)5.3.2建立约束矩阵 (70)5.3.3参数设置及求解 (70)5.4优化结果验证 (72)5.5本章小结 (75)结论 (76)参考文献 (78)附录 (82)攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 (86)致谢 (87)作者简介............................................................................................. 错误！未定义书签。