挤压工艺设计解析.docx
- 文档编号:3051963
- 上传时间:2022-11-17
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:169.02KB
挤压工艺设计解析.docx
《挤压工艺设计解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《挤压工艺设计解析.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
挤压工艺设计解析
第一章坯料及挤压工艺参数设计
1.1选择坯料
挤压示意图如图1-1所示
图1-1挤压示意图
1.1.1坯料直径的确定
已知挤压制品为黄铜棒(DlN_CuZn40Pb2),规格为①18mm。
由表7-1111,查得黄铜
的挤压比为兄=10~300,取2=65,则可得
2=勺=砍)—=
Fl我D12
DO=√∑D,=√f65×18=145mm
其中,F.——挤压筒横断面积;FI——制品横断面积;Do——挤压筒内径;Dl——制品直径。
为了便于把热态锭坯顺利送入挤压筒,必须使两者的直径差控制在1-15mm范圉。
再
由表7-12山,选用卧式挤压机,则取直径差ΔD=5mmo所以坯料的直径为
Dp=DO-∆Z)=145-5=140min
1」.2坯料长度的确定
对于重金属棒型材锭坯最大长度LniaX=(2~3.5)D0∙,ζ则有
∆max=(2~3.5)Do=(2~3.5)X145=290~508nιn取坯料的长度InIaX=300Inln。
1.2设计挤压工艺参数
1.2.1摩擦系数的确定
根据设计要求、所选工模具和坯料材料以及挤压温度,设定挤压垫与坯料之间、挤压筒与坯料之间、挤压模与坯料之间的摩擦系数都为0.3。
1.2.2挤压速度的确定
热挤压允许的挤压速度与金属再结晶和塑性区的温度范围有关,当变形和再结晶速度不协调或金属与模壁有大的摩擦时,挤压件将出现横向裂纹,所以挤压速度的选取要有一定范围。
由表2-3112',查得黄铜的允许挤压速度为25~51mm∙s",本设计挤压速度取为40mm∙s^l。
1.2.3工模具预热温度
工模具温度过低,坯料与挤压工模具间的温差则较大,会产生较大的热传递,从而使坯料的温度分布不均匀,金属外层变形抗力高于内层,这势必导致流动不均匀,最终影响成品棒的性能。
所以挤压模具要进行预热,山于工模具的预热温度一般最高可达到450oC,取为400oCo
第二章挤压工具设计
本章主要对挤压工模具进行设计,其各部分的尺寸如图1-1所示。
2」挤压垫设计
挤压垫是用来防止高温的锭坯直接与挤压杆接触,消除其端面磨损和变形的工具。
挤压垫外径应比挤压筒内径小ΔT>值。
ΔD太大,可能形成局部脱皮挤压,从而影响制品质量;但是,2值也不能过小,以防与挤压筒摩擦加速其磨损。
ΔD与挤压筒内径有关,其中卧式挤压机取0.5~1.5InmX,本设计取AD=Imm。
挤压垫的直径为
Dd=Do-ΔD=145-I=144nun
挤压垫的厚度可等于其直径的0.2~0.7倍⑴,即为
I2=(0.2~0.7)Dd=(0.2~0.7)x144=29~101mm
本设计取∕2=4O∏1ιno
2.2挤压筒设计
挤压筒是所有挤压工具中最贵重的部件,为了使金属流动均匀和挤压筒免受剧烈的热冲击,工作时应将它加热到400~45(TC°
本设计将坯料与挤压模圆锥接触视为挤压起点。
挤压筒的设计就参照这一标准进行。
坯料初始进入挤压模圆锥的轴向长度为
AD5
∆r=tan45°=—×tan450=2.5mm
22
坯料初始留在挤压筒内的轴向长度为
Ii=LhIaX—Δ/=300—2.5=297.5nιn
挤压杆进行挤压筒的距离,本设计取人=7.5mm。
挤压筒长度可按下式进行计算
LI=LnriX+12+11-At=300+40+7.5—2.5=345nun
挤压筒的内径是根据所要挤压合金的强度、挤压比和挤压机能确定的。
挤压筒的最大直径应保证作用在挤压垫上的单位压力不低于金属的变形抗力。
显然,筒径越大,作用在挤压垫上的单位压力越小。
挤压筒的内径第一章已算得,为D0=145πιn
挤压筒的外径可按D1=(4^5)Dj,'计算,即
D=(4~5)Z⅞=(4~5)X145=580~725IMn取挤压筒外径DI=600nιn。
2.3挤压模设计
挤压模可以按照不同的特征进行分类,根据模孔的剖面形状可分为平模、流线模、双锥模、锥模、平锥模、碗形模和平流线模七种。
其中最基本的和使用最广泛的是平模和锥模。
本设计采用的为锥模。
2.3.1模角a的确定
模角d是模子的最基本的参数之一。
它是指模子的轴线与其工作端面间所构成的夹角O锥模的最佳模角为45。
~60。
叫在此范围内的挤压力最小。
本设计取模角6∕=45βo2.3.2定径带长度(4的确定
定径带是用以稳定制品尺寸和保证制品表面质量的关键部分。
倘若定径带过短,则模子易磨损,同时会压伤制品表面导致出现压痕和椭圆等缺陷。
但是,如果匸作带过长,乂极易在其上粘结金属,使制品表面上产生划伤、毛刺、麻面等缺陷。
本设计取∕4=50nιno2.3.3定径带直径1/2的确定
模子工作带直柱与实际所挤出的制品直径并不相等。
在设计时应保证制品在冷状态下不超过所规定的偏差范围,同时乂能最大限度地延长模子的使用期限。
通常是用裕量系数Cl来考虑各种因素对制品尺寸的影响。
Cl可查表5-ll,'t>查得CI=O.014~0.016。
本设计取C1=0.016。
则挤压棒材的模孔直径可按下式进行计算。
d1=(l+CJd川=(l÷0.016)×18=18.3nun
式中,心一一棒材名义直礼
2.3.4出口直径的确定
模子的出口直径一般应比工作带直径大3~5mm%因过小会划伤制品的表面,则有
£=厶+(3~5)=18.3+(3~5)=21.3~23.3nm
本设计取d3=22mm。
2.3.5出口长度£的确定
模子的厚度H值近年来趋向于减薄,其强度主要靠模垫和其他支撑环来保证。
但是,从提高模子刚度和减轻弹性变形方面考虑,H值乂应增大。
一般根据挤压机能力的大小取H值分别为20、25、30、40、50、70和1OOmm叫由于本设计定径带长度跟圆锥部分的轴向长度之和大于IoOmm,所以无法按标准取值。
本设计直接规定出口长度∕5=25nιn。
2.3.6入口圆角半径厂的确定
入口圆角半径尸的作用是为了防止低塑性合金在挤压时产主表面裂纹和减轻金属在进入工作带时所产生的非接触变形,同时也是为了减轻在高温下挤压时模子的入口棱角被压颓而很快改变模孔尺寸用的。
入口圆角半径尸值得选取与金属的强度、挤压温度和制品的尺寸有关。
对于黄铜,r值取2~5mn√co本设计取入口圆角半径r=5mm□
2.3.7模子外圆直径∕¾的确定
模子的外圆直径圣要是根据其强度和标准系列化来考虑的。
它与所挤压的型材类型、难挤压的程度及合金的性质有关。
一般挤压制品的最大外接圆直径等于挤压筒内径DO的0.8~0.85倍加,即
Z)IImaX=(0.8~0.85)Z)O=(0.8~0.85)×145=116~123πιn
取^max=I20nun。
根据经验,对棒材、管材、带材和简单的型材,模子外径等于最大外接圆直径的
1.25~1.35倍叫即为
D2=(1.25~1.35)DHmaX=(1.25~1.35)x120=150~174nun
取模子外径D、=17Omm。
第三章设计方案的制定
3」设计参数的选择
本组选择的设计参数为坯料的挤压温度。
供选择的挤压温度范围是53065OeCo我们对温度进行了分配,每个人完成其中的一个温度值对应的设计方案。
我所选择的温度值为53OeCO
3.2制定设计方案
本组设计方案分配情况见表3-1o
表3・1设计方案分配
设计方案
1
2
3
4
5
6
7
8
温度(°C)
530
550
570
580
600
610
630
650
结合前面坯料、挤压工艺参数、工模具结构参数的设计,运用AUTOCAD绘制出坯料、挤压模、挤压垫、挤压筒的儿何实体。
再运用DEFORM软件对所选设计方案进行数值模拟。
最后本组共享彼此的设计数据,经过共同讨论、分析设计结果,得出设计结论。
具体的设计过程及数据分析见后面章节。
第四章设计过程与步骤制定
4」几何实体的绘制
根据询面坯料和工模具结构参数的设计,运用AUTOCAD分别绘制坯料、挤圧模、挤压垫、挤压筒的儿何实体,文件名称分别为extrusionWOrkPieCe,extrusiondie,extrusiondummyblock,extrusionchamber,输出STL格式。
4.2制定DEFORM模拟过程
4.2.1定义对象的材料模型
先添加对象并更改名称,再定义它们的材料模型。
在对象树上选择extrusionWOrkPiece→点击General按钮τ∙山于坯料为被挤压的对象,可视为塑性体,所以选中PIaStiC选项;点击ASSignTemPeratUre按钮T■填入坯料挤压温度为53(Te。
在对象树上选择extrusiondummyblock→⅛⅛General按钮T■由于挤压工模具都视为刚体,所以选中Rigid选项;点击ASSignTemPeratUre按钮τ∙填入挤压工模具的预热温度为400OC;山于挤压垫是主动工具,所以勾选PrimaryDie选项。
如此重复,定义其它工模具的材料模型,山于它们都是相对静止的,所以不勾选PrimaryDie选项。
4.2.2实体网格化
在对象树上选择extrusionWOrkPiece→点击MeShT选择DetaiIedSettingS的General选项卡T点击Absolute,SiZeRatiO改为1.5,ElementSiZe选MinEIementSize,最小单元格长度应为接触部分工模具最小尺寸的1∕2~1∕3,本设计最小尺寸为入口圆角半径,为5mm,故最小单元格长度设为2mm→∙点击SUrfaCeMeSh,生成表面网格T点击SOIidMeSh生成实体网络。
4.2.3模拟控制设置
点击SimUlatiOnCOntrOl按钮→Main按钮T山于本设计既要考虑变形乂要考虑热传导,所以勾选“Heattransfer"和"Defonnation"选项。
点击SteP按钮T■本设计模拟步数取100步,在NUmberOfSiInUIatiOnStePS栏中填入模拟步数为100:
本设计山于模拟步数比较多,所以分5步保存一下,在StePInCreInenttoSaVe栏中填入5;在PrilnaryDie栏中选择extrusiondummyblock;山于距离步长应为最小单元格长度的1/2~1/3,经讣算距离步长设为Imm,所以在WithDieDiSPlaCement栏中填入1。
点击StOP按钮Tjll于本设讣坯料压下量需基本一致,这样各组数据才有可比性,而压下量为45mm时挤压力所对应的载荷图已有一段较长的沿水平方向上下波动较小折线,说明这段步长所对应的挤压力已趋于稳定,所以在PrimaryDieDiSPIaCement的Y方向后面的空格中填入45,设置挤压的终止条件。
4.2.4设置对象材料属性
在对象树上选择extrusionWOrkPiece→点击MateriaI选项T点击OtherT本组统一选择DIN-CUZn40Pb2[1020-1740F(550-750C)]o
4.2.5设置主动工具运行速度
在对象树上选择extrusiondummyblock→点击MOVement→在type栏上选中SPeed选项
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 挤压 工艺 设计 解析