【文章內容簡介】 1 擠壓墊的 結構形式如下圖 2 擠壓墊的外徑比擠壓筒直徑小其差值可由下表取得 3 擠壓墊的厚度一般直徑的 03～ 07 倍由實際需要取得擠壓墊直徑擠壓墊厚度 24 擠壓筒的設計 的結構 擠壓筒可以使單層的也可以是有過盈裝配的多層結構多層擠壓筒在壁厚上的應力分布比單層擠壓筒均勻因此在銅及銅合金材料擠壓時一般采用 23 層結構的擠壓筒在本設計中采用雙層結構的擠壓筒 1 計算裝配預應力 24 式中配合面直徑 過盈配合系數 雙層配合面直徑若將式代入式得預應力為 25 式中 過盈系數雙層筒一般取 000182 擠壓筒的迭加 應力 內襯內 26 27 壁 29 外套內壁 210 211 外壁 212 213 式中 內襯內壁的徑向迭加應力 MPa 內壓力引起的徑向應力 MPa 過盈裝配預應力引起的徑向應力 MPa 分析由于內用常處于高溫的狀態(tài)而且很容易受到磨損和鑄錠的碰撞故內筒的使用壽命與其他零件相比其使用壽命最短為了便于生產和損壞時的 及時更換內筒的安裝要方便但同時還要滿足使用要求所以內筒一般多采用耐高溫耐磨損導熱性能較好的合金鋼其變性率要低這樣幾點可以基本上保證擠壓出型材時整個模具有一定的穩(wěn)定性從而延長模具的使用壽命 內筒擠壓筒的直徑與擠壓機的能力擠壓比擠壓工具的強度和擠壓筒的允許外經有關對于本設計的二層式擠壓筒取內筒內徑為外半徑為擠壓筒的長度不宜過長一般為內徑的 155 倍 2 外筒 各直徑半徑之比表示設外筒內半徑為故有 214 取 K 25 則由前面可知 105mm 故得 取由設計的可行性及要求取內筒的長度為 外筒長度應為內筒長度與擠壓膜厚度的和故得到 3 擠壓筒層間的過盈量確定 層間的過盈預應力由過盈量來控制一般按經驗公式計算即 式中配合面直徑mm 過盈配合系數 由于本設計為小型擠壓模具擠壓機的壓力也是相對小一些故其配合系數取小一些微 00015 則得出過盈量故得外筒內徑為 加熱筒保溫筒保溫蓋底板參數的確定 1 加熱筒 加熱筒主要用于對內部鑄錠的加熱它不承受擠壓應力的作用由于外筒加熱時外徑會增大故外筒外經與加熱筒內徑應為間隙配合設加熱筒內徑為外徑為高為故取得加熱筒內徑為 得加熱筒內徑為加熱筒高度應該等于外 筒高 由加熱管的位置由規(guī)定本設計的要求放在約為加熱筒壁厚的二分之一處加熱管與加熱筒的內壁的徑向距離大于 30mm 故取加熱筒外徑為 380mm 加熱孔直徑為 20mm 加熱孔之間的徑向距離為 320mm2 保溫筒 保溫筒式起保持加熱筒中的溫度僅肯能多的做功不易很快散熱故對保溫筒的取值合理即可沒有關規(guī)定對本設計要求取保溫筒高 保溫筒壁厚取為 10mm 則保溫筒的內徑為 420mm 由于保溫筒與加熱筒之間要加入一些保溫物質故保溫筒的 D440mm 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)出去但保溫蓋的壁上應該具有與加熱管放 入位置相同的孔用于放入加熱管后導線的引出 取保溫蓋的外徑厚度內徑導線導出孔 5mm 導線孔徑向距離 4 底板 底板主要是起固定模具和保持模具其處于正確平衡的位置底板內徑應大于擠壓膜出口內徑底板內徑為 60mm 底板厚度為 20mm 第三章 ANSYS 的概述 31 ANSYS 的介紹 ANSYS 軟件是融結構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 CAD軟件接口實現(xiàn)數據的共享和交換如 ProEngineer NASTRAN Alogor I－ DEAS AutoCAD 等 是現(xiàn)代產品設計中的高級 CAD 工具之一軟件主要包括三個部分前處理模塊分析計算模塊和后處理模塊前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網格劃分工具用戶可以方便地構造有限元模型分析計算模塊包括結構分析可進行線性分析非線性分析和高度非線性分析流體動力學分析電磁場分析聲場分析壓電分析以及多物理場的耦合分析可模擬多種物理介質的相互作用具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力后處理模塊可將計算結果以彩色等值線顯示梯度顯示矢量顯示粒子流跡顯示立體切片顯示透明及半透明顯示可看到結構內部等圖形方式顯示出來也可將計 算結果以圖表曲線形式顯示或輸出軟件提供了 100 種以上的單元類型用來模擬工程中的各種結構和材料該軟件有多種不同版本可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設備上如 PCSGIHPSUNDECIBMCRAY等 32 ANSYS的有限元法舉例 例 1 試用 ANSYA 分析矩形板在受拉伸力作用下的變形矩形板為邊長為1m的正方形厚度為 002m彈性模量 kPa泊松比 μ 03一邊固定對應一邊受均勻拉伸載荷 q 500kNm 圖 31 網格劃分圖 圖 32 受力變形圖 圖 33 矢量圖 圖 34 X 方向的受力云圖 圖 35Y 方向的受力云圖 查看結果查看結果即最終的分析目標首先需要將上一步求解計算的結果讀入到數據庫中在依次選擇 Main Menu General Postproc Rend Results Last Set 選項完成數據的讀取然后可以對結果進行圖形顯示可依次選擇 Min Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape 選項系統(tǒng)將彈出變形顯示設置對話框 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 綜上圖所示可知當矩形板在受拉伸力作用下的變形 時中間部分的變形大與兩邊的變形也就是中間部分的應力大于兩邊的應力 第四章 用有限元分析模具零件的強度熱力學性能 41 擠壓模具在 PROE 中的立體圖 42 擠壓模具主要零件在 PROE 中的立體圖及平面圖 1 外筒的立體圖及平面圖 a b 圖 42 擠壓模具的外筒 a 外筒的立體圖 b 外筒的立體圖 2 上壓板的立體圖及平面圖 a b 圖 43 擠壓模具的上壓板 a 上壓板的立體圖 b 上壓板的平面圖 3 下墊墊板的立體圖及平面圖 a b 圖 44 擠壓模具的下壓墊板 a 下壓墊板的立體圖 b 下壓墊板的平面圖 4 下壓板的立體圖及平面圖 a b 圖 45 擠壓模具的下壓板 a 下壓板的立體圖 b 下壓板的平面圖 5 導柱的立體圖及平面圖 a b 圖 46 擠壓模具的導柱 a 導柱的立體圖 b 導柱的平面圖 43 對主要零件的有限元分析 使用有限元分析熱擠壓模具內桶所受到的應力 1 內桶的立體圖和 ANSYS 中的原圖 a b 圖 47 擠壓模具的外筒 a 擠壓模具的外筒立體圖 b 擠壓模具的網格劃分圖 2 在 ANSYS 中生成的應力變形圖 圖 48 外筒應力變形圖 3 在 ANSYS 中的矢量圖 圖 49 矢量圖 4 在 ANSYS 中的 X 方向的應力圖 圖 410 X 方向的應力圖 5 在 ANSYS 中的 Y 方向的應力圖 圖 411 Y 方向應力圖 查看結果查看結果即最終的分析目標首先需要將上一步求解計算的結果讀入到數據庫中在依次選擇 Main Menu General Postproc Rend Results Last Set 選項完成數據的讀取 1 然后可以對結果進行圖形顯示可依次選擇 Min Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape 選項系統(tǒng)將彈出變形顯示設置對話框 12ANSYS 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 綜上圖所示可知內桶上下端約束所有的自由度桶內受到壓應力時中部的壓應力大于上下端的壓應力 下篇 熱擠壓彌散銅實驗的性能分析 第一章 Al2O3 彌散強化銅概述及其制備工藝方法 11 彌散銅概述 高強高導銅合金由于具有極好的導電導熱性及抗腐蝕性能已成為近年來人們研究的熱點純銅具有高的導電性導熱性及優(yōu)良的工藝性能廣泛應用于電子電力 等工業(yè)部門但是純銅的室溫強度和高溫強度均較低軟態(tài)時僅為 230290MPa 冷加工后強度雖然可以達到 400MPa 但延伸率僅為 2 并且冷加工獲得的較高強度在冷加工之后的回火過程中很快喪失難以滿足實際應用的需要 傳統(tǒng)提高銅合金強度的主要方法是合金化法根據純銅和部分銅合金的力學和導電性能一般其抗拉強度小于 600MPaCuBe 合金雖然可以獲得大于 1000MPa的抗拉強度但是其僅僅具有中下等的電導率可見純銅及現(xiàn)有牌號的銅合金高電導率和高強度難以兼顧強度的提高往往是以較大程度地犧牲電導率為代價的彌散強化銅基復合材料是在銅 基體中引入了細小彌散分布的彌散相粒子從而使基體強度特別是使高溫強度得到大幅度提高的一種復合材料彌散銅常用的氧化物增強相有 Al2O3ThO2BeOTiOCrO2ZrO2Al2O3 是最常用的彌散相在 Al2O3Cu 復合材料中由于 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 Al2O3Cu 復合材料在高溫下能保持其大部分硬度