【正文】 FITEM,2,2 /GO !* SFL,P51X,PRES,500, FINISH /SOL /STATUS,SOLU SOLVE FINISH /POST1 !* /VSCALE,1,1,0 ! !* PLVECT,U, , , ,VECT, ELEM,ON,0 /SHOW,WIN32C SET,FIRST /PLOPTS,INFO,3 /CONTOUR,ALL,18 /PNUM,MAT,1 /NUMBER,1 /REPLOT,RESIZE PLNSOL,S,X ! /UIS,ABORT,1 /SHOW,WIN32 /REPLOT,RESIZE SAVE 程序 2 /BATCH /COM,ANSYSRELEASE 05/19/20xx /input,menust,tmp,39。最后，我再一次對 各位 老師的大力支持和幫助表示感謝 ！ 學(xué)生： 郭 平 20xx年 05月 28 日 第 39 頁 附錄 ： 程序 1： /BATCH /COM,ANSYS RELEASE /input,menust,tmp,39。 壓試驗得到的銅合金 CuAl2O3 式樣的檢測結(jié)果 顯示，CuAl2O3復(fù)合材料 具有較好的 導(dǎo)電 性，其強(qiáng)度和表面硬度都達(dá)到大多行業(yè)所需要的程度 ， 對其 的性能和微觀特性進(jìn)行 的 分析研究， 為 模具和擠壓工藝設(shè)計提供 了 理論依據(jù) 。 內(nèi)氧化的 上限為 Cu2O 形成或分解的臨 第 36 頁 界氧分壓曲線 2，下限即為 Al 氧化的臨界氧分壓曲線 1。根據(jù)熱力學(xué)原理，在某一溫度下介質(zhì)氧分壓等于理論分解壓，體系處于平 衡狀態(tài)；當(dāng)氧分壓低于氧化物的分解壓時氧化物將進(jìn)行還原反應(yīng)。但溫度過高，時間過長，易發(fā)生 Al2O3顆粒的粗化，還會影響材料的性能。 內(nèi)氧化時間對 Cu/A12O3 合金導(dǎo)電率及硬度的影響 0 2 4 6 8 106062646668707274767880828486889092 導(dǎo)電率 表 面硬度時間 / h導(dǎo)電率/%（IACS）6065707580859095100105110115120125130135140表面硬度/HV 圖 22 Cu/ Al2O3導(dǎo)電率及硬度隨內(nèi)氧化時間的變化曲線 圖 22 是試樣在 900℃ 下原始試樣及分別內(nèi)氧化 3h、 6h、 10h 后的試樣電導(dǎo)率及表面硬度 。 制備 Al2O3/Cu 復(fù)合材料采用的方法主要有下面幾種 ： 粉末冶金法 機(jī)械合金化法 溶膠－凝膠法 內(nèi)氧化法 內(nèi)氧化基本過程是：首先，使 Cu－ A1 合金霧化粉在高溫氧化氣氛中進(jìn)行選擇性氧化，即通過控制氧分壓使 A1 發(fā)生氧化而 Cu不被氧化，得到 Al2O3/Cu復(fù)合粉末，然后壓制、燒結(jié)、加工成型。在 Al2O3/Cu 復(fù)合材料中 ,由于 Al2O3顆粒硬，且在高溫下熱穩(wěn)定性好及對 Cu 基體的不溶性，甚至在接近銅熔點的溫度下都能保持其原來的粒度和間距，所以 Al2O3/Cu復(fù)合材料在高溫下能保持其大部分硬度。純銅具有高的導(dǎo)電性、 導(dǎo)熱性及優(yōu)良的工藝性能 ,廣泛應(yīng)用于電子、電力等工業(yè)部門，但是純銅的室溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度均較低，軟態(tài)時僅為230290MPa。然后可以對結(jié)果進(jìn)行圖形顯示，可依次選擇 Min MenuGeneral Postproc Plot ResultsDeformed Shape 選項，系統(tǒng)將彈出變形顯示設(shè)置對話框。 第 三 章 ANSYS 的概述 ANSYS 的介紹 ANSYS 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由于保溫筒與加熱筒之間要加入一些保溫物質(zhì)，故保溫筒的 D 外筒 =440mm。 則 得 出 過 盈 量 ?? 。對于本設(shè)計的二層式擠壓筒，取內(nèi)筒內(nèi)徑為 1r ，外半徑為 1R 。既要計算出各層在內(nèi)壁、外壁處由內(nèi)壓力 和預(yù)應(yīng)力 產(chǎn)生的迭加應(yīng)力 【 5】 。它要承受全部擠壓力。 擠壓軸除受壓縮應(yīng)力作用外，還受到擠壓軸與擠壓筒安裝的不完全同心?？招臄D壓軸用于擠壓管材，實心擠壓軸用于擠壓棒材和型材。擠壓紫銅、黃銅和青銅時， h=(8～ 12)mm； 擠壓白銅時， h=(5～ 10)mm。 （ 2） 雙 錐模 錐模 的模角小于 90 度，當(dāng) 00 60~45?? 時，擠壓力最小，但是形成的死區(qū)小，無法帶溜鑄錠表面雜質(zhì)和潤滑劑，容易使制品內(nèi)缺陷增加，品質(zhì)下降。 其工藝過程用 流程圖形式表示： 坯料加熱 除去氧化皮 放入凹模內(nèi) 進(jìn)行擠壓 圖 1— 1 熱擠壓工藝過程流程圖 第 6 頁 首先將要進(jìn)行擠壓的金屬坯料加熱，加熱溫度有坯料的化學(xué)成分和坯料尺寸的大小來決定。 將自來水由管接頭 20 通入 ，實現(xiàn)凹模冷卻。 如圖 11 所示以 反擠壓模 ： 由圖中可以看出，凹模 24 以凹模墊板 15 與下模板 12 定位。擠壓模具是擠壓生產(chǎn)中最重要的工具，它的結(jié)構(gòu)形式、各部分尺寸、模具材料、模具的裝配形式等，對擠壓力、金屬流動的均勻性、制品尺寸的穩(wěn)定性、制品表面質(zhì)量以及模具自身的使用壽命等都產(chǎn)生極大的影響 。 參照美國材料試驗協(xié)會 （ ASTM）的標(biāo)準(zhǔn)，借鑒 SCM Metal Products 的產(chǎn)品規(guī)范， 彌散強(qiáng)化銅共有三個牌號，代號是 C1571 C15740 和 C15760，對于特定的性能要求，可以通過調(diào)整氧化鋁的含量， 來 制成其它牌號 【 10】 。s performance are introduced. The tensile property and the internal oxidation thermodynamic are analyzed. Keyword: Finite Element Method， ANSYS ， hot extrusion dies， diffusion copper 第 1 頁 緒 論 本設(shè)計分為上下兩篇： 上篇是在 ANSYS 下的有限元分析法及熱擠壓模具有限元分析。 隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，有限元方法迅速從結(jié)構(gòu)工程強(qiáng)度分析計算擴(kuò)展到幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域 。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 15 答 辯 回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚。 89周：進(jìn)行熱擠壓模具設(shè)計以及對 ansysr有限元分析。 3. 研究步驟、方法及措施 ① 要具備一定的專業(yè)知識，只有具備了一定的專業(yè)知識才能對熱擠壓模具設(shè)計步驟有一定的了解。 第 12~14 周，編寫說明書，答辯。洛陽理工學(xué)院論文 1 洛 陽 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目 銅合金熱擠壓模具設(shè)計及可靠性分析 系 （部）＿＿ 機(jī)電 工程 系 專 業(yè) 模 機(jī)械制造及其自動化（模具 方向 ） 洛陽理工學(xué)院論文 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 填表時間： 20xx 年 2 月 28 日 （指導(dǎo)教師填表） 學(xué)生姓名 郭 平 專業(yè)班級 05模具 指導(dǎo) 教師 趙冬梅 課題類型 軟件工程 題目 銅合金熱擠壓 模具設(shè)計及可靠性分析 主要研究 目標(biāo) (或研 究內(nèi)容 ) 研究高溫環(huán)境下的熱擠壓模具設(shè)計中熱應(yīng)力對模具可靠性的影響， 研究熱擠壓工藝（擠壓速度， 擠壓比、溫度以及壓力）對模具的影響，利用熱 力偶合的有限元分析方法對熱擠壓過程的模擬，對熱擠壓產(chǎn)品：彌散銅的性能和微觀特性進(jìn)行分析研究，對模具和擠壓工藝設(shè)計提供理論依據(jù)。 主要參 考文獻(xiàn) 《 ANSYS 有限元應(yīng)用基礎(chǔ)》 《銅合金加工手冊》 《模具設(shè)計基礎(chǔ)》 《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》 指導(dǎo)教師簽字： 教研室主 任簽字： 年 月 日 洛陽理工學(xué)院論文 3 洛陽理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 系（部）： 機(jī)電系 20xx 年 3 月 12 日 課題名稱 銅合金熱擠壓模具設(shè)計及可靠性分析 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 05 模具 課題類型 軟件工程 指導(dǎo)教師 職稱 教授 課題來源 1. 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 彌散強(qiáng)化 Al2O3/Cu復(fù)合材料，不僅強(qiáng)度高，導(dǎo)電性和純銅相近，而且還具有良好的抗電弧侵蝕 、 抗 電 磨損能力及較高的 常溫 強(qiáng)度 和高溫強(qiáng)度 ，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的 新型結(jié)構(gòu)與功能材料 。在具備專業(yè)知識的同時，也要涉及一些與專業(yè)知識有關(guān)的知識，使要解決的問題很好的解決。 1011周：撰寫設(shè)計過程，總結(jié)設(shè)計過程，論文答辯。主要問題回答準(zhǔn)確、有深度。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。在本設(shè)計中做了簡單接觸應(yīng)力分析， 利用有限元對擠壓模具的內(nèi)筒進(jìn)行了受力分析。 有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元。 彌散強(qiáng)化銅的性能來源于這些氧化鋁硬質(zhì)顆粒，加入氧化鋁顆粒尺寸僅為3～ 12nm，顆粒間距為 50～ 100nm，其熱穩(wěn)定性極好，甚至在接近銅熔點的溫 第 2 頁 度下仍然能保持去原來的粒度和顆粒間距；彌散相的加入量只占基體極小的體積分?jǐn)?shù)，幾乎不影響基體金屬固有的物理化學(xué)性質(zhì) [11]。 熱擠壓就是將金屬材料加熱到熱鍛成形溫度進(jìn)行擠壓，即在擠壓前將坯料加熱到金屬的再結(jié)晶溫度以上的某個溫度下進(jìn)行的擠壓。凹模與凹模壓緊圈 18 采用錐面配合，用內(nèi)六角螺釘 19 與下模板緊緊連接。反擠壓凹模可做成整體式或鑲套式。當(dāng)坯料加熱到所需的溫度時，除去其表皮的氧化鐵皮并迅速放入熱擠壓模的凹模模腔內(nèi)進(jìn)行擠壓。 本設(shè)計注重產(chǎn)品質(zhì)量，研究模具的性能，所以選擇平模的擠壓模具 【 15】 。 （ 3）?？兹肟诮前霃降拇_定擠壓銅及銅合金時，取 r=(2～ 5)mm。其軸的工作長度部分用優(yōu)質(zhì)耐熱合金剛制作，軸的基座用稍差的鋼材制造。使其擠壓時受到偏心載荷引起的 彎曲應(yīng)力作用 【 4】 。 (1）擠壓墊的結(jié)構(gòu)形式如下圖。然后根據(jù)第三或第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核。擠壓筒的長度不宜過長，一般為內(nèi)徑的 ～ 5 倍。 故 得 外 筒 內(nèi) 徑 為 mmDd ??? ? 。 （ 3）保溫蓋 保溫蓋主要是保持溫度不容易從模具頂部散發(fā)出去。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國 ANSYS 開發(fā)，它能與多數(shù) CAD 軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交 換，如 Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－ DEAS, AutoCAD 等， 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計中的高級 CAD 工具之一。 ANSYS 既在繪圖區(qū)做出未變形的正方形板和變形以后的正方形板，未變形的以虛線表示。冷加工后強(qiáng)度雖然可以達(dá)到 400MPa，但延伸率僅為 2%。同時由于 Al2O3 顆粒含量少，且細(xì)小彌散分布，所以能保持銅基體的高導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。在合金氧化過程中，氧溶解到合金相中，并在合金相中擴(kuò)散，合金中較活潑的組元與氧反應(yīng)，在合金內(nèi)部生成氧化物顆粒，這個過程定義為內(nèi)氧化。 Cu－ Al 合金的內(nèi)氧化處理對電阻具有雙重作用： ① 析出的Al2O3 質(zhì)點本身使 Cu 基體電導(dǎo)率降低； ② Al2O3 質(zhì)點的析出，消耗了基體中的Al， 減少了基體中 Al 的固溶量，基體中的晶格畸變得以緩解，使電導(dǎo)率提高。從試驗中 可以得出：平板狀試樣的內(nèi)氧化溫度在 900℃左右較好，為今后的氧化鋁彌散銅 合金復(fù)合材料的研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。反之 將發(fā)生氧化反應(yīng)。 結(jié) 論 Al2O3/Cu 復(fù)合材料，與傳統(tǒng)制備方法得到的試樣性能相似，因此為工業(yè)上的應(yīng)用提供了依據(jù)。 ， 銅合金 CuAl2O3所檢測 到的較好結(jié)果說明其試驗工藝合理，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較適合實際的熱擠壓工藝要求。39。AREA39。 在這次設(shè) 計中時間時間短， 缺乏理論和實驗基礎(chǔ)， 即使在努力 學(xué)習(xí)，但 在設(shè)計中難免有考慮不周之處， 以后還需要不斷完善自己，所以學(xué)習(xí)這些很應(yīng)用廣泛的軟件等知識 將會是我今后努力和學(xué)習(xí)的方向。隨著內(nèi)氧化時間的延長，內(nèi)部由于氧原子擴(kuò)散到的時間較長，形成的 Al2O3較晚，晶粒得以充分長大內(nèi)部晶