等径道挤压模具的设计与优化(附件)【字数：16100】
摘 要摘 要本文在现有型号Y32-200压力机的基础上，针对Φ12mm的等径道挤压模具进行了设计、加工和试验，根据实验结果进行了优化。并在此基础上设计了Φ60mm等径道挤压模具。模具设计内容包括挤压力的计算，对Φ12mm等径道挤压模具的凹模采用对称拼块结构以及对凸模等零件进行了设计。凹凸模的材料选用SKD61模具钢，其它零件的材料为45钢，根据凹凸模的加工要求制定热处理规程，模具表面硬度达到47-49HRC，同时为了满足多种材料的等径道挤压实验而进行了预热装置的设计。使用Φ12mm等径道挤压模具对1060工业纯铝和AZ61镁合金材料进行等径道挤压实验。对于实验中出现的飞边问题，使用锉刀锉平；对于实验中坯料断裂的问题，挤压前坯料进行去应力退火；对于坯料直径变大，使用直径12.3mm铰刀铰大通道直径。在以上基础上设计了Φ60mm的等径道挤压模具。凹模采用局部拼块的结构进行设计。并且针对坯料直径变大的问题，合理的设计通道的直径。关键词等径道挤压；模具设计；优化
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 影响等径道挤压的因素 2
1.2.1 模具的内角α和外角ψ 2
1.2.2 工艺路线 2
1.2.3 挤压的速度 3
1.2.4 挤压的温度 3
1.2.5 其它的影响因素 3
1.2 挤压工艺的国内外研究状况及未来展望 3
1.3 挤压对金属组织和性能的影响 5
1.3.1 对金属组织的影响 5
1.3.2 对力学性能的影响 6
1.4 冷挤压模具材料以及结构设计要求 7
1.4.1 常用模具材料的介绍 8
1.5 生产加工采取的措施 9
1.5.1 润滑 9
1.5.2 软化处理 9
1.6 本课题主要研究内容 10
第二章 Φ12mm等径道挤压模具的设计 11
2.1 等径道挤压的工艺原理与结构 11
2.2 挤压力的计算 11
2.2.1 总变形力的计算 12
2.2.2 摩擦力的计算 12
2.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3 总挤压力的计算 13
2.3 凸模的设计 13
2.4 凹模的设计 14
2.5 SKD61模具钢介绍 15
2.5.1 成分介绍 15
2.5.2 性能介绍 15
2.5.3 热处理工艺 15
2.6 其他主要零件的设计 16
2.6.1 凸模固定端的设计 16
2.6.2 上下模板的设计 17
2.6.3 预热装置的设计 17
2.7 模具主要零部件的加工与热处理 18
2.7.1 凹模的加工与热处理 18
2.7.2 凸模的加工和热处理 18
2.8 Φ12mm等径道挤压模具装配图 19
第三章 等径道挤压实验 21
3.1 等径道挤压实验内容 21
3.1.1 实验的材料 21
3.1.2 实验的设备 21
3.1.3 等径道挤压实验过程 22
3.2 实验出现的问题及解决方案 23
3.2.1 飞边 23
3.2.2 挤压后坯料直径变大 23
3.2.3 坯料断裂 24
3.3 实验结果分析 24
3.3.1 1060工业纯铝挤压前后组织及性能 24
3.3.2 AZ61镁合金挤压前后组织及性能 25
第四章 Φ60mm等径道挤压模具的设计 26
4.1 挤压力计算 26
4.1.1 总变形力的计算 26
4.1.2 摩擦力的计算 26
4.1.3 总变形力的计算 26
4.2 凸模设计 27
4.3 凹模设计 27
4.4 凸模固定端的设计 28
4.5 Φ60mm等径道挤压模具设计装配图 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 引言
等径角挤压（equal channel angular pressing，ECAP）工艺是通过材料在2 个等径通道拐角处进行挤压产生近似理想的剪切变形，达到细化材料内部组织，从而获得超细晶材料的一种方法[1,2]。近些年来，ECAP发展迅速，主要采用4 种路径进行多道次的挤压，每道次的挤压都需要改变材料在挤压通道内的放置角度，以使材料在通道的拐角处获得良好的剪切效果[35]。
等径道角压（ECAP）是非常有效的塑性变形（SPD）技术，通过在工件上积聚非常大的塑性应变而不改变其横截面积来增加材料强度。坯料的变形是通过在相同通道的交叉平面上的薄层中进行的简单剪切实现的。在ECAP期间，工件的横截面保持不变，因此可以重复该过程，直到累积的变形达到所需的水平。因此，在加工材料中可以获得高应变，改进的机械和物理性能以及极细晶粒和不同的纹理。金属和合金中超细晶粒的形成是其机械和功能特性非常显著的增强。此外，还可以通过改变坯料中的应变路径来产生不同的微观结构和机械特性，这是通过将坯料从一个通道改变到下一个过程来实现的。
在模拟和分析技术过程中有限元方法的是同是不断增加的。它是在ECAP期间预测和研究铸坯的塑性动态的有力工具。许多作者致力于研究ECAP的有限元建模，仿真和分析，以更好地预估变形行为和应变分布（例如（Nagasekhar和Yip TickHon[6]）。Li等[7]制定了一个全面的有限元模型，用于分析塑性变形区（PDZ）的形成以及在具有90°交叉角的ECAP单次通过过程中的柱塞位移的工作载荷的演变。他们表示，摩擦系数对应变分布的影响可以忽略不计。
Fuqian Yang等研究了ECAP过程变量对塑性变形演化的影响，并通过多点挤压工艺模拟了多道次ECAP材料的变形[8]。YiLang Yang，Shyong Lee报道，应变硬化材料应变与摩擦无关[9]。Balasundar和Raghu研究了库仑和剪切摩擦模型对变形模式，应变分布和载荷的影响[10]。Patil Basavaraj等发现，模具外角对工件体内应变的分布和不均匀性有显著的影响[11]。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 影响等径道挤压的因素 2
1.2.1 模具的内角α和外角ψ 2
1.2.2 工艺路线 2
1.2.3 挤压的速度 3
1.2.4 挤压的温度 3
1.2.5 其它的影响因素 3
1.2 挤压工艺的国内外研究状况及未来展望 3
1.3 挤压对金属组织和性能的影响 5
1.3.1 对金属组织的影响 5
1.3.2 对力学性能的影响 6
1.4 冷挤压模具材料以及结构设计要求 7
1.4.1 常用模具材料的介绍 8
1.5 生产加工采取的措施 9
1.5.1 润滑 9
1.5.2 软化处理 9
1.6 本课题主要研究内容 10
第二章 Φ12mm等径道挤压模具的设计 11
2.1 等径道挤压的工艺原理与结构 11
2.2 挤压力的计算 11
2.2.1 总变形力的计算 12
2.2.2 摩擦力的计算 12
2.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
3 总挤压力的计算 13
2.3 凸模的设计 13
2.4 凹模的设计 14
2.5 SKD61模具钢介绍 15
2.5.1 成分介绍 15
2.5.2 性能介绍 15
2.5.3 热处理工艺 15
2.6 其他主要零件的设计 16
2.6.1 凸模固定端的设计 16
2.6.2 上下模板的设计 17
2.6.3 预热装置的设计 17
2.7 模具主要零部件的加工与热处理 18
2.7.1 凹模的加工与热处理 18
2.7.2 凸模的加工和热处理 18
2.8 Φ12mm等径道挤压模具装配图 19
第三章 等径道挤压实验 21
3.1 等径道挤压实验内容 21
3.1.1 实验的材料 21
3.1.2 实验的设备 21
3.1.3 等径道挤压实验过程 22
3.2 实验出现的问题及解决方案 23
3.2.1 飞边 23
3.2.2 挤压后坯料直径变大 23
3.2.3 坯料断裂 24
3.3 实验结果分析 24
3.3.1 1060工业纯铝挤压前后组织及性能 24
3.3.2 AZ61镁合金挤压前后组织及性能 25
第四章 Φ60mm等径道挤压模具的设计 26
4.1 挤压力计算 26
4.1.1 总变形力的计算 26
4.1.2 摩擦力的计算 26
4.1.3 总变形力的计算 26
4.2 凸模设计 27
4.3 凹模设计 27
4.4 凸模固定端的设计 28
4.5 Φ60mm等径道挤压模具设计装配图 28
结 论 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1 引言
等径角挤压（equal channel angular pressing，ECAP）工艺是通过材料在2 个等径通道拐角处进行挤压产生近似理想的剪切变形，达到细化材料内部组织，从而获得超细晶材料的一种方法[1,2]。近些年来，ECAP发展迅速，主要采用4 种路径进行多道次的挤压，每道次的挤压都需要改变材料在挤压通道内的放置角度，以使材料在通道的拐角处获得良好的剪切效果[35]。
等径道角压（ECAP）是非常有效的塑性变形（SPD）技术，通过在工件上积聚非常大的塑性应变而不改变其横截面积来增加材料强度。坯料的变形是通过在相同通道的交叉平面上的薄层中进行的简单剪切实现的。在ECAP期间，工件的横截面保持不变，因此可以重复该过程，直到累积的变形达到所需的水平。因此，在加工材料中可以获得高应变，改进的机械和物理性能以及极细晶粒和不同的纹理。金属和合金中超细晶粒的形成是其机械和功能特性非常显著的增强。此外，还可以通过改变坯料中的应变路径来产生不同的微观结构和机械特性，这是通过将坯料从一个通道改变到下一个过程来实现的。
在模拟和分析技术过程中有限元方法的是同是不断增加的。它是在ECAP期间预测和研究铸坯的塑性动态的有力工具。许多作者致力于研究ECAP的有限元建模，仿真和分析，以更好地预估变形行为和应变分布（例如（Nagasekhar和Yip TickHon[6]）。Li等[7]制定了一个全面的有限元模型，用于分析塑性变形区（PDZ）的形成以及在具有90°交叉角的ECAP单次通过过程中的柱塞位移的工作载荷的演变。他们表示，摩擦系数对应变分布的影响可以忽略不计。
Fuqian Yang等研究了ECAP过程变量对塑性变形演化的影响，并通过多点挤压工艺模拟了多道次ECAP材料的变形[8]。YiLang Yang，Shyong Lee报道，应变硬化材料应变与摩擦无关[9]。Balasundar和Raghu研究了库仑和剪切摩擦模型对变形模式，应变分布和载荷的影响[10]。Patil Basavaraj等发现，模具外角对工件体内应变的分布和不均匀性有显著的影响[11]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/gfzcl/149.html
