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连续挤压扩展成形金属流动分析与模具设计

谢玲玲  
【摘要】:连续挤压扩展成形工艺具有扩展比大、生产率高、节能效果强、质量好、成材率高等优点,特别适于大尺寸、高强度和有特殊要求长度的产品的生产。采用此工艺研制铜母线与传统生产工艺相比极具优越性。 连续挤压生产铜母线的过程非常复杂,材料性能、模具形状、工艺参数、温度等对成形过程都有影响。若工艺参数和模具结构尺寸选择不当,易造成产品的弯曲、裂纹、缺料等缺陷,模具也极易损坏。为此,本课题力图通过数值模拟分析金属的流动规律,由此预测挤压过程可能出现的缺陷,及时调整工艺参数,修改工艺设计,进一步提出改进方案。 本文采用DEFORM软件作为模拟分析的工具,基于刚塑性/刚粘塑性有限元理论,建立了成形过程的有限元模型。论文共分为五大部分: 1.结合连续挤压技术与扩展成形工艺特点,阐述了利用有限元模拟来分析铜母线连续挤压扩展成形过程的必要性、可行性及优越性。 2.根据铜母线的塑性变形特点,对复杂成形过程的数值模拟选用刚塑性/刚粘塑性有限元法,为其建立合理的理论模型,选择适宜的求解方法,力求接近模拟真实。 3.对连续挤压过程进行了力能综合分析,推导了连续挤压变形力的计算公式,确定了工作状态下主机系统所需的扭矩大小。 4.为求得与实际过程相符的模拟结果,研究了有限元模拟的关键技术,有助于不断发展和完善模拟系统。 5.对成形过程的数值模拟结果进行了详细的分析,得到了金属流动的速度场、温度场、等效应力场、等效应变场和扭矩一行程曲线等,揭示了金属的流动变形规律,并用模拟结果来指导和优化工模具设计,改善连续挤压扩展成形过程。 总之,根据模拟结果分析,可合理选择工艺参数和模具结构尺寸,实现铜母线连续挤压扩展成形,力求把连续挤压的生产率和能量节省提高到更先进的水平。


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