套筒毕业设计论文稿

利用套筒扳头反挤压工艺，不仅使套筒扳头实现了真正内孔成形，而且还实现了套筒扳头零件的内外次成形，同时还获得了沿轴向分布的全纤维金属流线和致密的金属组织，在实际应用中验证了该工艺设计的合理性与科学性。

挤压模具在设计过程中，还要考虑金属的塑性，变形抗力，应力与应变的影响因素，如化学成分，组织结构的变化，变形速度，变形温度，应力状态的改变，都将决定模具的质量，精度和使用寿命的提高小结本章概述了套筒扳头热挤压的有关目的和意义及的有关应用，重点指出了本课题主要研究内容。

套筒扳头热挤压工艺的确定热挤压工艺概述所谓热挤压就是在挤压前将毛坯加热到金属再结晶温度以上个温度下进行的挤压见下表，从而获得所需要的热挤压件的种加工方法。

般碳钢的热挤压加工温度区间见图所示。

表金属的再结晶温度套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析图碳钢的加工温度区域由图可见热挤压时，毛坯是在很高的压应力作用下产生塑性变形。

所以包括高温下塑性很低的材料，均可以承受很大的变形而不发生破坏。

热挤压工艺过程包括毛坯的制备毛坯预热和加热涂敷玻璃润滑剂挤压卸下模具凸凹模芯棒，清除制件上的玻璃润滑剂精加工。

根据此零件的结构特点以及热挤压工艺的要求，热挤压工艺方案可以如下图所示套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析下料墩粗成形图套筒扳头热挤压工艺简图按照金属的流动方向和凸摸运动方向挤压可以分为三大类正挤压反挤压和复合挤压。

正挤压的特点是被挤压金属的流动方向与凸模冲头的运动方向致，而凹模则是固定不动的。

如图套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析挤压前的初始状态挤压时的网格变化情况图正挤压空心件的金属流动情况反挤压的特点是金属流动方向与凸模的运动相反。

采用反挤压能制成圆形正方形矩形以及其它形状的空心零件。

如图反挤压初始状态进入稳定状态反挤压终了状态图反挤压杯形件的金属流动情况套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析复合挤压的特点是在挤压的过程中毛坯的部分金属的流动方向凸模运动方向相同，而另外部分金属的流动方向与凸模运动的方向相反。

金属的流动方向如图双杯类挤压件杯杆类挤压件图复合挤压杯形件的金属流动情况热挤压基本上有如下几种形式如图所示。

其中的形式应用最广。

应用于挤压筒形零件，应用于挤压管形零件，应用于棒形零件。

也是应用于挤压棒形零件，此形式由于毛坯相对于挤压筒壁没有滑动，所以摩擦力比小，而且般情况下不采用。

但是近来这种形式有时也用于挤压有色金属零件。

深孔反挤压实心反挤压空心正挤压实心正挤压图热挤压的四种基本形式套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析热挤压工艺是先进的金属压力加工方法之。

挤压件的机械加工余量较小，表面质量和尺寸精度也较高，热挤压件的表面光洁度高，尺寸精度也可达级。

因此，在零件要求不太高的情况下，热挤压件无需再进行机械加工，从而可以节约大量的金属材料和机加工工时，因此热挤压加工工艺是种很有发展前途的金属加工方法。

热挤压工艺中的重要工艺参数在热挤压成形过程中，坯料的加热温度润滑条件挤压速度及模具的过渡圆角等都对热挤压成形起着关键的作用。

坯料加热温度的确定在热挤压前毛坯要先要预热，目的是防止毛坯晶粒粗大，表面产生裂纹，提高生产率和节约能源。

般来说，在保证金属坯料不产生过烧和过热的前提下，总是希望被挤压金属的坯料温度愈高愈好，金属的塑性就越好，也就更容易金属坯料的变形。

但是金属坯料的加热温度不能无限的高，因为金属坯料的加热温度过高，不仅会产生严重的氧化和脱碳，而且还可能出现过热和过烧现象。

因此，金属坯料的加热温度，必须严格控制在定的范围内，通常是将金属坯料的加热温度控制在低于金属坯料熔化温度之间。

成形过程中的润滑润滑剂选用的合适与否直接影响热挤压工艺的成败。

对于钢，使用各种各样的玻璃粉或者玻璃纤维作润滑剂。

它们不仅起润滑作用摩擦系数，还在毛坯和模具之间起隔热作用。

根据热挤压工艺特点，般要求润滑剂有如下性能具有良好的润滑性能在热挤压时，为使坯料与模具隔离，避免两者的直接接触，帮助金属流动提高金属的填充性，降低挤压力，因此要求润滑剂在热挤压温度范围内要具有良好的润滑性能。

具有良好的脱模性能在热挤压时，模具的温度般美国公司开发的软件模拟，该软件是套基于有限元的工艺仿真系统，主要用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。

该软件是个高度模块化集成化的有限元模拟系统，进行金属加热成形过程的分析及成形工艺和热处理工艺的仿真。

的突出特色软件具有以下突出特色模拟范围广，有材料流动，锻造负荷，模具应力，晶粒流动，缺陷成因等适用工艺广，有冷热温过程，锻造，拉拔，挤压，墩头，镦粗，轧制，摆碾，机加工车削，冲切，正火，退火，淬火，回火，时效，渗碳，蠕变，硬化处理等适用设备多，可以模拟液压锻机，锻锤，螺旋压力机，机械压力机，轧机，摆碾机等材料库很丰富，大约有种材料套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析流动应力数据组，其它材料需要时可自行添加。

有限元成形模拟技术几何模型的建立和网格划分几何模型的生成可以在等三维建模软件中实现，然后以二进制文件的格式保存，作为有限元分析与模拟过程的调用的模型。

在前处理模拟过程中，开始需要调入工件模型并划分工件般是毛坯的网格，其目的是为了更加直观地看到工件的变形，更好地研究工件的表面受力及内部的应力应变情况。

有限元模拟过程本次实验我们做的是套筒扳头的成形模拟，在模拟的工程中采用的是工件的来分析的，而总的挤压力是本实验数据的挤压力的倍少点。

套筒扳头的成形我们选用热挤压的方法成形，在加工过程中存在热传导现象。

为了准确地模拟其成形过程不仅要模拟挤压过程，也要模拟任何热传导过程。

综上所述，整个模拟过程分为三个阶段进行模拟第模拟步骤工件出炉后到模具上有的间隔时间，在这内工件与外界有热传导现象。

因此，这个模拟过程仅是个热传导模拟。

第二模拟过程是，工件在挤压之前，在下模具上停留。

在这个过程中也发生热传导现象。

第三模拟过程是，套筒扳头的热挤压过程。

基本参数设定零件材料为钢，其热物理参数取值如下，退火是在约快冷或缓冷，经退火处理后的伸长率为，硬度不大于，始锻温度，终锻温度，装炉温度，最高炉温，泊松比，密度。

模具材料选取，为刚性体上模具网格单元数个，节点个环模具网格单元数个，节点个下模具上部分网格单元数个，节点个下模具下部分网格单元数个，节点个下凸模网格单元数个，节点个为剪切摩擦因子，取为屈服强度热交换系数为连续成形系数取工件初始温度为，上模具取，下模具套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析压力机为水压机，工作速度取。

模拟的过程步骤第模拟过程工件与外界的热传导的模拟创建新目录创建新的工作目录，打开主窗口，设置工作目录到，单击新文件按钮，接受默认值，单击按钮，进入下菜单，接着单击按钮，设置心目录的名称为，接着单击，进入前处理。

模拟控制设定单击模拟控制按钮，打开窗口。

在文本框中命名，在中命名为，设定单位为公制，选中热传导选项，关闭变形选项。

单击模拟步信息设定，设定总模拟步数为步，每隔步存储模拟信息。

在解题步长定义选项栏，选择项，填入。

单击，退出模拟控制菜单。

图模拟控制设置创建新对象为了模拟套筒扳头的成形，工件上模具下模具需要定义。

第模拟过程虽然用不到上下模具，但是为了节省其余过程的模拟时间，所以此阶段把上下模具也导入物体树。

在物体树内激活对象，单击进入对象概要设置对话框，改变对象的类型为。

第模拟工程，工件从加热炉中取出的温度大约为，因此在栏中输入。

接着单击，打开输入对象几何窗口，单击，在格式下导入工件。

套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析单击，设置对象，该对象命为，单击按钮，打开输入几何窗口，单击，在格式下导入。

使用和检查对象的几何特征的正确性。

用同样的方法将上凹模下凸模和凹模导入。

工件划分网格我们本次实验采用相对划分网格。

点击物体信息栏中的按钮，出现对话框，在栏中，输入网格左右，则点击按钮，预览对象网格划得是否理想，如果网格划分达到要求则单击按钮。

图网格设定图划分网格后定义工件的传热边界条件对于第模拟过程，只需要对工件设定传热边界条件，变形边界条件以及模具的传热边界条件待下几个模拟过程需要时再设定。

设定工件热交换边界条件的具体步骤如下激活工件，使其高度显亮。

单击物体信息栏中的边界条件加载按钮，打开边界条件设计菜单，在单击栏中与环境发生热传递，使其反灰。

此时视窗中的工件边界高度显亮。

定义环境温度。

输入工件的材料给工件加载材料。

在物体信息栏中，单击材料加载按钮，打开材料库，在中选择，双击即可将材料加载上。

套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化分析保存模拟文件生成数据库进行模拟信息设定完毕后单击保存按钮，存储模拟项目的文件。

接下来，单击数据库按钮，打开数据库生成对话框，单击按钮，检查数据库是否能够生成。

在检查信息中发现提示信息，此信息指明没有定义对象间的关系，因此单击按钮，生成数据库文件。

再单击按钮，退出数据库生成菜单。

数据库生成后，表明前处理完成，单击退出按钮，退出前处理窗口。

退出前处理窗口后，回到了软件的主窗口，在项目栏中已经存在了数据库文件，激活此数据库文件，单击按钮，打开运算菜单，向运算器提交计算任务。

后处理当模拟任务结束后，在软件主菜单中，激活数据库文件，单击按钮，进入后处理。

单击状态变量按钮，选取温度作为分析对象，接着打开比例选择按钮，在单击按钮。

接着单击选步序数按钮选取步。

此时，视图显示模拟过程中第五十步时，工件上的温度分布情况如下图所示。

套筒扳头挤压成形过程数值模拟与成形工艺优化