Deform模拟说明书

第一章挤压工艺参数的确定

1.1 坯料及尺寸选择

挤压成品为φ60的黄铜（DIN CuZn40Pb2即HPb59-1）圆棒，为确保挤压过程有一定的挤压比确定坯料断面圆直径为φ90，长250mm的黄铜圆棒。

1.2 挤压温度

挤压材料是HPb59-1,为保证挤压时的高塑性第抗力，要求有一定的挤压温度，参考资料可知，对于挤压HPb59-1棒材，锭坯原始温度在580℃～630℃，又由于挤压本身是产热的，则挤压初始温度不可过高，否则挤压到一定温度有可能导致挤压坯料熔化，故此设计挤压温度选择500℃。在挤压时，为防止挤压温降过快，挤压筒需要预热，参考资料，挤压筒温度为350℃～400℃，此设计挤压筒温度为300℃。

1.3 挤压速度

在选择挤压速度时应综合考虑合金的可挤压性、制品质量要求、挤压设备能力等因素的影响，参考资料可知挤压HPb59-1棒材的挤压速度在1.6～6.4mm/s之间，但挤压时速度过大或过小均会导致挤压缺陷，且挤压速度过高时对挤压设备和挤压坯料的要求均会提高，挤压速度过小时，无法满足挤压生产效率，故此设计选择挤压速度为2mm/s。

第二章工模具设计

2.1 工模具结构分析

挤压成品为φ60mm的圆棒，挤压所需的工具有挤压筒、挤压垫和挤压模。挤压筒容纳高温锭坯，其外形尺寸应为三层材料的尺寸组合。为防止挤压力过大，挤压表面质量过差，挤压模使用锥模结构，如图2-1所示。

2.2 工模具尺寸设计

挤压所用坯料为φ90×30mm的黄铜圆棒，故挤压筒的内径、挤压垫的外径和锥模的入口锥直径均为90mm。

2.2.1 挤压垫尺寸设计

挤压垫做成圆形，其外径为φ90mm，厚度为直径的0.2～0.7倍（即18～63mm）。

2.2.2 挤压筒尺寸设计

挤压筒在挤压过程中防止坯料金属外流，内径与坯料尺寸匹配为φ90mm，挤压筒长度L

t

计算式为：

L t =（L

max

+L）+S+t

式中 L

max ——锭坯最大长度，对铜合金为（1.5～2.5）D

；

L——锭坯穿孔时金属增加的长度；

t——模子进入挤压筒的深度；

S——挤压垫厚度。

由此挤压筒长为320mm。挤压筒外径为内径的4～5倍，即360～450mm，取400mm。

2.2.3 挤压模具尺寸设计

挤压模具主要参数，如图2-1所示。

2.2.

3.1 模角α

锥模的模角在45°～60°，在此范围内的模挤压力最小。此设计使用模角为45°。

2.2.

3.2 工作带长度h

g 和直径d

g

工作带又称定径带，其用以保证制品尺寸和表面质量。挤压黄铜时工作带长度一般为8～12mm，此设计选用工作带长度为h

g

=10mm。

模子工作带直径与实际所挤压的制品直径并不相等。挤压棒材时的模孔直径为：

d g =（1+k）d

式中d

——棒材的名义直径；

k——裕量系数,对黄铜而言，裕量系数k=1%～1.2%。

图2-1 模具结构尺寸图

则工作带直径为：

=60×（1+1%～1.2%）mm=（60.6～60.72）mm

d

g

=60.6mm。

对此设计选用工作带直径d

g

2.2.

3.3 出口直径D

ch

=70.6mm。

模子的出口直径一般应比工作带直径大5mm左右，此设计出口直径D

ch

2.2.

3.4 模具直径D和厚度H

模子的外圆直径D和厚度主要取决于其强度和标准化系列来考虑的。根据经验，对棒

，故模子的外圆直径选择D=100mm。模子的厚度材，模子的外圆直径D=（1.25～1.45）D

p

H在近年有减薄的趋势，其强度主要依靠模垫和其他支承环来保证。但是，从提高模子强度和减轻弹性变形方面考虑，H又应增大。根据挤压机的能力大小取H=55mm。

2.2.

3.5 入口圆角半径R

入口圆角半径R的作用是为了防止低塑性合金在挤压时产生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，同时也为了减轻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R的选取与金属的强度，挤压温度和制品的尺寸有关：对黄铜取2～5mm。此设计R=2mm。

第三章 Deform数值模拟

3.1 创建三维模型

利用AutoCAD按图3-1所示尺寸分别建立坯料、挤压垫、挤压模、挤压筒的实体模型（在挤压过程中只有坯料为刚塑性体，挤压工具均设置为刚性，故图中尺寸仅为模拟的示意尺寸，将所建立的实体文件以“*.STL”格式分别保存。并分别命名为：workpiece.STL、Top Die.STL、bottom die.STL 、middle die.STL。

图3-1挤压坯料和工模具实体示意图

3.2 Deform模拟前处理

3.2.1 设置模拟控制条件

模拟名称为“jy”，设置单位类型“SI”即国际单位制，并激活“Deformation”项，完成设置后退出。

3.2.2 创建对象

3.2.2.1 导入变形体

导入变形体（即坯料），更改名称为“workpiece”，设置其为“Piastic”，工作温度为500℃。

3.2.2.2 导入主动模具

导入主动模具（即挤压垫），更改名称为“Top Die”，设置其为“Rigid”，并激活主动模具开关。

3.2.2.3 导入其他模具