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扁挤压筒的制作方法

发布时间:2019-12-21 15:54    点击次数:84次   

  随着交通运输与航空工业的迅速发展,列车、飞机等运输工具的轻量化与高速化越来越受到重视,大型铝合金壁板型材的需求量越来越大。这种大型壁板型材只有在2000吨以上的大中型挤压机上采用扁挤压筒(

  图1,参见刘静安编著,《挤压模具技术的理论与实践》,p394,科学技术文献出版社重庆分社,1989.)才有可能进行生产。然而现行结构的扁挤压筒由于内套(4)与中套(3)为圆柱面配合,即内套(4)的外形为圆形而内孔(5)(挤压筒扁孔)为扁平孔,导致内套壁厚严重不均,挤压筒工作即受压力(6)的作用时,在内套的薄壁部(7)产生很大的应力集中,形成很高的(圆周方向)拉应力峰值,使挤压筒容易开裂报废,严重影响挤压筒的寿命。近年来,虽然国内外许多企业与科研单位试图通过优化扁挤压筒的内套(4)、中套(3)、中套(2)与外套(1)的尺寸以及它们之间的过盈配合量(即在配合面(8)、(9)、(10)处的过盈量),或采用高性能材料,或改善筒体内的温度分布等措施来提高扁挤压筒的强度,但效果均不理想,没能取得突破性的进展。

  本实用新型的目的在于提供一种能大幅度地降低内套薄壁部的拉应力与等效应力数值,提高内套与整体的抗断裂强度的扁挤压筒。

  本实用新型的构成为,由内套、外套或内套、外套再加1~5层中套组成,总层数为2~7层。其特点在于,对于层数在2层以上(含2层)、尺寸范围为扁孔(15)的长轴A=200~2000mm、短轴B=100~800mm、整体外径(等于外套(11)的外径)为1000~4000mm、整体长度L=500~2500mm的扁挤压筒,将内套(14)的外形加工成椭圆度B1/A1=0.60~0.95的椭圆形(B1为椭圆的短轴、A1为椭圆的长轴),即内套(14)与中套(13)的配合面(18)为椭圆柱面。根据需要,即当挤压筒的整体外径(外套(11)的外径)为1500~4000mm或者/和工作压力(16)达500~1000MPa时,可进一步将中套(12)与中套(13)之间的配合面加工成椭圆度为0.8~0.99的椭圆柱面。各层之间的配合面,如内套(14)与中套(13)、中套(13)与中套(12)、中套(12)与外套(11)之间的配合面(18)、(19)、(20),采用过盈量为0.5mm/1000mm~3.5mm/1000mm的热装配合。

  图1的(4)相比,内套的内孔,即挤压筒扁孔(15)与外形的相似性大为改善,应力集中大为缓和。

  2.由于内套(14)外形的扁平化,使得由于过盈配合所产生的中套(13)对内套(14)的热装压应力在椭圆短轴方向的合力成分大大增加,从而大幅度地降低了内套薄壁部位(17)(挤压筒扁孔圆角部位)圆周方向的拉应力数值,提高了挤压筒内套的抗断裂强度。

  3.采用外形为椭圆形的挤压筒内套,所需热装应力水平可以降低至常规(内套外形为圆形)的1/2~1/3,因而可以大幅度地减少热装过盈量,从而减少各中套和外套的厚度,节约昂贵的材料费,减轻扁挤压筒的重量。

  4.对于四层以上(含四层)的扁挤压筒,当中套(12)与中套(13)之间的配合面也采用椭圆柱面(椭圆度为0.8~0.99)配合时,则可改善中套(13)内的应力分布,进一步提高扁挤压筒的整体强度。

  5.数值模拟结果表明,通过改变内套外形的椭圆度,其范围B1/A1=0.60~0.95,并在各层之间采用适当的过盈配合,过盈量为0.5mm/1000mm~3.5mm/1000mm,可使内套薄壁部位(17)的拉应力数值降低20~50%乃至消失,等效应力强度降低15~50%,扁挤压筒的强度大幅度提高。

  图1为已有技术中的一种扁挤压筒结构。其中(1)为扁挤压筒的外套,(2)、(3)为中套,(4)为内套,(5)为挤压筒扁孔,(6)为扁挤压筒工作时承受的内压,(7)为内套的薄壁部,即易产生裂纹部位,(8)、(9)、(10)为各层套之间的配合面,均为圆柱面过盈配合。此外,实际使用的扁挤压筒一般为三至五层结构。

  图1的圆柱面配合(8),内套(14)与中套(13)之间的配合面采用椭圆柱面配合。扁挤压筒的层数根据需要(主要是扁挤压筒的整体外径和工作压力(16)的大小)而定,为2~7层。当中套有2层或2层以上时,各中套之间的配合面也可以采用椭圆度为0.8~0.99的椭圆柱面配合。各配合面,椭圆柱面或圆柱面(18)、(19)、(20)之间采用过盈配合,过盈量为0.5mm/1000mm~3.5mm/1000mm。

  权利要求1.一种扁挤压筒,由外套、内套,或外套、内套加1~5层中套组成,总层数为2~7层,其特征在于对于层数在2层以上、尺寸范围为扁孔(15)的长轴A=200~2000mm、短轴B=100~800mm、整体外径为1000~4000mm、轴向长度L=500~2500mm的扁挤压筒,将内套(14)的外形加工成椭圆度B1/A1=0.60~0.95的椭圆形,即内套(14)与中套(13)的配合面(18)为椭圆柱面;当挤压筒的整体外径为1500~4000mm或者/和工作压力(16)达500~1000MPa时,可将中套(12)与中套(13)之间的配合面(19)加工成椭圆度为0.80~0.99的椭圆柱面;各层之间的配合面,如内套(14)与中套(13)、中套(13)与中套(12)、中套(12)与外套(11)之间的配合面(18)、(19)、(20),采用过盈量为0.5mm/1000mm~3.5mm/1000mm的热装配合。

  专利摘要本实用新型提供了一种用于大中型挤压机上的扁挤压筒,由外套、内套,或外套、内套加1~5层中套组成,总层数为2~7层,其特征在于将内套的外形加工成椭圆度为0.60~0.95的椭圆柱面,各层之间的配合面采用过盈量为0.5mm/1000mm~3.5mm/1000mm的热装配合。本实用新型的优点在于,减缓应力集中,节约材料,提高扁挤压筒的整体强度。


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