【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 擠壓墊的 結(jié)構(gòu)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(shí)際需要取得擠壓墊直徑擠壓墊厚度 24 擠壓筒的設(shè)計(jì) 的結(jié)構(gòu) 擠壓筒可以使單層的也可以是有過(guò)盈裝配的多層結(jié)構(gòu)多層擠壓筒在壁厚上的應(yīng)力分布比單層擠壓筒均勻因此在銅及銅合金材料擠壓時(shí)一般采用 23 層結(jié)構(gòu)的擠壓筒在本設(shè)計(jì)中采用雙層結(jié)構(gòu)的擠壓筒 1 計(jì)算裝配預(yù)應(yīng)力 24 式中配合面直徑 過(guò)盈配合系數(shù) 雙層配合面直徑若將式代入式得預(yù)應(yīng)力為 25 式中 過(guò)盈系數(shù)雙層筒一般取 000182 擠壓筒的迭加 應(yīng)力 內(nèi)襯內(nèi) 26 27 壁 29 外套內(nèi)壁 210 211 外壁 212 213 式中 內(nèi)襯內(nèi)壁的徑向迭加應(yīng)力 MPa 內(nèi)壓力引起的徑向應(yīng)力 MPa 過(guò)盈裝配預(yù)應(yīng)力引起的徑向應(yīng)力 MPa 分析由于內(nèi)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(nèi)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(chǎn)和損壞時(shí)的 及時(shí)更換內(nèi)筒的安裝要方便但同時(shí)還要滿足使用要求所以內(nèi)筒一般多采用耐高溫耐磨損導(dǎo)熱性能較好的合金鋼其變性率要低這樣幾點(diǎn)可以基本上保證擠壓出型材時(shí)整個(gè)模具有一定的穩(wěn)定性從而延長(zhǎng)模具的使用壽命 內(nèi)筒擠壓筒的直徑與擠壓機(jī)的能力擠壓比擠壓工具的強(qiáng)度和擠壓筒的允許外經(jīng)有關(guān)對(duì)于本設(shè)計(jì)的二層式擠壓筒取內(nèi)筒內(nèi)徑為外半徑為擠壓筒的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)一般為內(nèi)徑的 155 倍 2 外筒 各直徑半徑之比表示設(shè)外筒內(nèi)半徑為故有 214 取 K 25 則由前面可知 105mm 故得 取由設(shè)計(jì)的可行性及要求取內(nèi)筒的長(zhǎng)度為 外筒長(zhǎng)度應(yīng)為內(nèi)筒長(zhǎng)度與擠壓膜厚度的和故得到 3 擠壓筒層間的過(guò)盈量確定 層間的過(guò)盈預(yù)應(yīng)力由過(guò)盈量來(lái)控制一般按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算即 式中配合面直徑mm 過(guò)盈配合系數(shù) 由于本設(shè)計(jì)為小型擠壓模具擠壓機(jī)的壓力也是相對(duì)小一些故其配合系數(shù)取小一些微 00015 則得出過(guò)盈量故得外筒內(nèi)徑為 加熱筒保溫筒保溫蓋底板參數(shù)的確定 1 加熱筒 加熱筒主要用于對(duì)內(nèi)部鑄錠的加熱它不承受擠壓應(yīng)力的作用由于外筒加熱時(shí)外徑會(huì)增大故外筒外經(jīng)與加熱筒內(nèi)徑應(yīng)為間隙配合設(shè)加熱筒內(nèi)徑為外徑為高為故取得加熱筒內(nèi)徑為 得加熱筒內(nèi)徑為加熱筒高度應(yīng)該等于外 筒高 由加熱管的位置由規(guī)定本設(shè)計(jì)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(nèi)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(duì)保溫筒的取值合理即可沒(méi)有關(guān)規(guī)定對(duì)本設(shè)計(jì)要求取保溫筒高 保溫筒壁厚取為 10mm 則保溫筒的內(nèi)徑為 420mm 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 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(yīng)該具有與加熱管放 入位置相同的孔用于放入加熱管后導(dǎo)線的引出 取保溫蓋的外徑厚度內(nèi)徑導(dǎo)線導(dǎo)出孔 5mm 導(dǎo)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(nèi)徑應(yīng)大于擠壓膜出口內(nèi)徑底板內(nèi)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(jié)構(gòu)流體電場(chǎng)磁場(chǎng)聲場(chǎng)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(guó) ANSYS開(kāi)發(fā)它能與多數(shù) CAD軟件接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換如 ProEngineer NASTRAN Alogor I－ DEAS AutoCAD 等 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) CAD 工具之一軟件主要包括三個(gè)部分前處理模塊分析計(jì)算模塊和后處理模塊前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析可進(jìn)行線性分析非線性分析和高度非線性分析流體動(dòng)力學(xué)分析電磁場(chǎng)分析聲場(chǎng)分析壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析可模擬多種物理介質(zhì)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(jì)算結(jié)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(jié)構(gòu)內(nèi)部等圖形方式顯示出來(lái)也可將計(jì) 算結(jié)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(lái)模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料該軟件有多種不同版本可以運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)一邊受均勻拉伸載荷 q 500kNm 圖 31 網(wǎng)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(jié)果查看結(jié)果即最終的分析目標(biāo)首先需要將上一步求解計(jì)算的結(jié)果讀入到數(shù)據(jù)庫(kù)中在依次選擇 Main Menu General Postproc Rend Results Last Set 選項(xiàng)完成數(shù)據(jù)的讀取然后可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行圖形顯示可依次選擇 Min Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape 選項(xiàng)系統(tǒng)將彈出變形顯示設(shè)置對(duì)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(dāng)矩形板在受拉伸力作用下的變形 時(shí)中間部分的變形大與兩邊的變形也就是中間部分的應(yīng)力大于兩邊的應(yīng)力 第四章 用有限元分析模具零件的強(qiáng)度熱力學(xué)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(dǎo)柱的立體圖及平面圖 a b 圖 46 擠壓模具的導(dǎo)柱 a 導(dǎo)柱的立體圖 b 導(dǎo)柱的平面圖 43 對(duì)主要零件的有限元分析 使用有限元分析熱擠壓模具內(nèi)桶所受到的應(yīng)力 1 內(nèi)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(wǎng)格劃分圖 2 在 ANSYS 中生成的應(yīng)力變形圖 圖 48 外筒應(yīng)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(yīng)力圖 圖 410 X 方向的應(yīng)力圖 5 在 ANSYS 中的 Y 方向的應(yīng)力圖 圖 411 Y 方向應(yīng)力圖 查看結(jié)果查看結(jié)果即最終的分析目標(biāo)首先需要將上一步求解計(jì)算的結(jié)果讀入到數(shù)據(jù)庫(kù)中在依次選擇 Main Menu General Postproc Rend Results Last Set 選項(xiàng)完成數(shù)據(jù)的讀取 1 然后可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行圖形顯示可依次選擇 Min Menu General Postproc Plot Results Deformed Shape 選項(xiàng)系統(tǒng)將彈出變形顯示設(shè)置對(duì)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(nèi)桶上下端約束所有的自由度桶內(nèi)受到壓應(yīng)力時(shí)中部的壓應(yīng)力大于上下端的壓應(yīng)力 下篇 熱擠壓彌散銅實(shí)驗(yàn)的性能分析 第一章 Al2O3 彌散強(qiáng)化銅概述及其制備工藝方法 11 彌散銅概述 高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金由于具有極好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性及抗腐蝕性能已成為近年來(lái)人們研究的熱點(diǎn)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(shí)僅為 230290MPa 冷加工后強(qiáng)度雖然可以達(dá)到 400MPa 但延伸率僅為 2 并且冷加工獲得的較高強(qiáng)度在冷加工之后的回火過(guò)程中很快喪失難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要 傳統(tǒng)提高銅合金強(qiáng)度的主要方法是合金化法根據(jù)純銅和部分銅合金的力學(xué)和導(dǎo)電性能一般其抗拉強(qiáng)度小于 600MPaCuBe 合金雖然可以獲得大于 1000MPa的抗拉強(qiáng)度但是其僅僅具有中下等的電導(dǎo)率可見(jiàn)純銅及現(xiàn)有牌號(hào)的銅合金高電導(dǎo)率和高強(qiáng)度難以兼顧強(qiáng)度的提高往往是以較大程度地犧牲電導(dǎo)率為代價(jià)的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料是在銅 基體中引入了細(xì)小彌散分布的彌散相粒子從而使基體強(qiáng)度特別是使高溫強(qiáng)度得到大幅度提高的一種復(fù)合材料彌散銅常用的氧化物增強(qiáng)相有 Al2O3ThO2BeOTiOCrO2ZrO2Al2O3 是最常用的彌散相在 Al2O3Cu 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(duì) Cu 基體的不溶性甚至在接近銅熔點(diǎn)的溫度下都能保持其原來(lái)的粒度和間距所以 Al2O3Cu 復(fù)合材料在高溫下能保持其大部分硬度