导　　师： 杨海东

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 挤压工艺由于具有材料利用率高、产品质量好等优点而被广泛应用于各个行业,然而挤压工艺参数的设定主要依靠产品质量调整而并未考虑能耗因素,因此广泛存在着高耗低效的现象。随着铝型材行业进入薄利时代,实现能耗成本与质量的协同调控成为亟需解决的问题。由于在挤压过程中,金属流动状态会随着参数变化而改变,从而无法有效地保证产品质量。而等温挤压工艺通过维持型材出口面温度的恒定,能够有效地保证型材质量。因此等温挤压得到了越来越多学者的关注,但是考虑能耗的相关研究仍较少。针对等温挤压能耗优化问题,本文首先基于上限理论结合等温挤压机理建立成形能耗模型;其次,结合数值模拟技术,建立有限元分析模型,分析工艺参数对成形能耗与型材出口面温度变化及分布情况的影响;然后,利用支持向量机建立工艺参数与等温挤压成形能耗与型材出口面温度的预测模型,以此建立工艺参数与等温挤压成形能耗与型材出口面温度的优化模型;最后,并采用粒子群算法优化等温挤压工艺参数,达到型材质量最优及成形能耗最小目的。具体研究工作如下:(1)为了解决目前缺乏等温挤压成形能耗计算方法的问题,本文对挤压成形过程中的金属流动特性进行了分析,将挤压过程分成了三个阶段,针对每个阶段的特点,基于上限理论建立了相应的能耗计算模型。能耗模型显示,等温挤压成形能耗与挤压速度以及金属变形抗力有直接关系。(2)为了解决能耗模型中部分参数无法直接获取的问题,本文根据所建立的能耗模型,选择坯料初始温度、坯料温度梯度以及挤压速度作为研究对象,利用数值模拟软件建立空心圆管的有限元分析模型,对不同工艺参数条件下的等温挤压成形过程进行仿真模拟,分析仿真结果,研究坯料初始温度、坯料首尾温差和挤压速度等工艺参数对挤压成形能耗与型材出口面温度变化及温度分布的影响。(3)为了解决挤压工艺参数的合理选择较为困难的问题,本文采用支持向量机建立工艺参数与型材质量及挤压成形能耗的预测模型,在此基础上建立工艺参数与挤压成形能耗及型材质量的多目标优化模型,并采用粒子群算法求解,实现了挤压工艺参数的优化。(4)综合上述建立的模型与方法,使用MATLAB仿真平台建立“挤压能耗仿真优化系统”,为挤压成形的能耗优化提供理论支持和技术参考。更多还原

关 键 词： [144363]等温挤压 上限理论 机理建模 [4354985]粒子群算法 工艺参数优化

分 类 号： [TP18;TG379]

领　　域： [] []