【正文】 課 題 : 材料成型計算機模擬 系 別 : 機 械 工 程 學 院 專業(yè)班級 : 11級材控1班 2014年6月第一章 課程設計內(nèi)容及任務分配 1 概述 1 設計目的 1 設計內(nèi)容 1 設計要求 1 擠壓方案任務分配 2 第二章 工藝參數(shù) 3 工藝參數(shù)的設計 3 摩擦系數(shù)的確定 3 擠壓速度的確定 3 工模具預熱溫度的確定 3 第三章 模具尺寸的確定 4 擠壓工模具示意圖 4 模具尺寸的確定 4 4 擠壓筒結構尺寸的確定 6 擠壓墊的結構及尺寸確定 7 第四章 實驗模擬及數(shù)據(jù)提取分析 8 8 擠壓模擬 8 后處理 9 9 坯料溫度對擠壓力的影響 10 坯料預熱溫度對破壞系數(shù)的影響 11 個人小結 12 參考文獻 21附表 《塑性成型計算機模擬》課程設計成績評定表 21 第一章 課程設計內(nèi)容及任務分配 概述擠壓是對放在容器（擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加外力，使之從特定的?？字辛鞒?，獲得所需要斷面形狀和尺寸的一種塑性加工方法，有正擠壓、反擠壓、組合擠壓、連續(xù)擠壓、靜液擠壓等多種形式。擠壓成形能充分發(fā)揮金屬塑性，獲得大變形量，實現(xiàn)由坯料到成品的一次成型。擠壓變形能顯著改善金屬材料的組織，提高制品的力學性能、尺寸精度和表面質(zhì)量。因此，擠壓是金屬材料加工的一種應用廣泛的成形方法，適用于薄壁、細長的管、線、型材的生產(chǎn)，特別是斷面復雜的異型材的加工生產(chǎn)。但是，擠壓變形也存在制品組織與性能不均、工模具磨損快和設備負荷高等缺點。擠壓制品的組織性能、表面質(zhì)量、尺寸及形狀精度、工模具損耗以及能量消耗都與坯料、擠壓工藝、工模具結構尺寸和形狀等因素相關。因此，擠壓工藝與工模具的設計合理與否是擠壓成形的關鍵。本設計以f140mm棒材（黃銅DIN_CuZn40Pb2）擠壓成形為例，研究擠壓變形工藝參數(shù)、模具結構形狀與尺寸對金屬流動、變形力等參數(shù)的影響，通過DEFORM軟件模擬分析參數(shù)的合理性。 設計目的掌握擠壓變形工具設計方法，鞏固擠壓變形理論與知識，進一步熟悉數(shù)值模擬軟件的使用方法，培養(yǎng)CAE在金屬塑性成形中的應用技能。設計棒材擠壓工藝參數(shù)和模具結構參數(shù)，運用DEFORM軟件模擬分析設計參數(shù)的合理性。 設計內(nèi)容（1）運用金屬塑性變形理論、金屬擠壓成形理論與工藝的知識，選擇坯料，設計擠壓工藝參數(shù)。（2）根據(jù)擠壓變形工具設計理論與方法設計主要工具，包括擠壓模、擠壓筒和擠壓墊。（3）選擇設計參數(shù)，制定設計方案。（4）制定設計過程與步驟。（5）擠壓成形的CAE分析。 設計要求（1）以擠壓工藝參數(shù)如擠壓初始溫度、擠壓速度和摩擦系數(shù)等，變形工具結構參數(shù)如模具錐角、定徑帶長度待等為設計參數(shù)。（2）本設計分組進行，9名左右學生為1組，分組方案見表1。每組學生選擇1至2個設計參數(shù)，共同設計方案，設計方案9個。每名學生獨立完成本組內(nèi)的1個設計方案的設計過程。（3）組內(nèi)學生共享本組的設計數(shù)據(jù)，共同討論、分析設計結果，得出設計結論，共同撰寫1份設計報告正文。（4）每位學生獨立撰寫設計小結，組長著重闡述本組設計工作簡況，小組成員著重簡述自己工作簡況，與報告正文一起裝訂、提交。 擠壓方案任務分配我們設計小組的任務是以工模具預熱溫度為變化量來探究擠壓過程中對各個參數(shù)的影響，部分實驗參數(shù)及成員任務分配如表11所示。表11 擠壓方案任務分配表實驗小組學生學號姓名擠壓墊摩擦系數(shù)擠壓筒擠壓模摩擦系數(shù)擠壓桿速度/擠壓模錐角/176。擠壓溫度/186。C定徑帶長度/mm工模具預熱溫度/186。C第五組組員404540050550組員560組員580組員590組員530組員610組員630組員640組長650第二章 工藝參數(shù) 工藝參數(shù)的設計確定擠壓工藝參數(shù)時，可以綜合考察金屬與合金加工時的可擠壓性和對制品質(zhì)量的要求（尺寸與形狀的允許偏差，表面質(zhì)量，組織和性能等），以滿足提高成品率與生產(chǎn)率的需要。熱擠壓過程的基本參數(shù)是擠壓溫度和擠壓速度（或金屬出口速度），兩者構成了對擠壓過程控制十分重要的溫度速度條件。在選擇擠壓工藝參數(shù)時，一般是在理論分析的基礎上進行各種工藝試驗，考察產(chǎn)品質(zhì)量，并參考實際生產(chǎn)的經(jīng)驗值。 摩擦系數(shù)的確定在橫斷面上，由于外層金屬在擠壓筒內(nèi)受摩擦阻力作用而產(chǎn)生剪變形，使外層金屬的晶粒遭到較大破碎，且在擠壓制品斷面會出現(xiàn)組織的不均勻性。在制品的長度上，也是由于外摩擦的作用，出現(xiàn)組織的不均勻性。因此，設計合理的摩擦系數(shù)，對于成功實現(xiàn)擠壓模擬十分重要。在滿足一定條件下。 擠壓速度的確定擠壓時的速度一般可分為三種：擠壓速度——擠壓機主柱塞、擠壓桿與擠壓墊的移動速度；金屬流出速度——金屬流出?？讜r的速度；金屬變形速度（也稱變形速率）——單位時間內(nèi)變形量變化的大小。通常擠壓速度越大，不均勻性流動加劇，副應力增大，在擠壓制品上會引起周期性周向裂紋或破裂。擠壓速度的影響通過以下三個方面起作用：第一，擠壓速度高，流動更不均勻，副應力增大；第二，擠壓速度提高來不及軟化，加快了加工硬化，使金屬塑性降低；第三，擠壓速度的提高，增加了變形熱效應，是鑄錠溫度上升，可能進入高溫脆性區(qū)，降低金屬加工塑性。綜上，擠壓速度的確定需在一個允許的范圍內(nèi)，因此在黃銅的允許擠壓速度范圍內(nèi)去擠壓速度值為40。 工模具預熱溫度的確定擠壓時，工模具需要進行預熱，如果不預熱的話，坯料與擠壓模具間溫差較大，會產(chǎn)生較大的熱轉遞，從而使坯料的溫度分布不均勻，影響成品件的性能。故設計工模具預熱溫度為400℃。第三章 模