五孔式氧枪喷头底座成形工艺及模具失效研究

摘要

本文以五孔式氧枪喷头底座挤压成形为研究对象，对该零件的挤压成形过程及其模具的工作状况进行了数值模拟，制定了该挤压件的成形工艺，并对模具进行了失效分析，这对于保证成形件的质量及提高模具使用寿命均具有积极的意义。 首先，根据模拟分析的需要，建立了模具的几何模型以及模拟过程的刚塑性有限元模型，并对模拟中边界情况的定义、材料性能的施加、设备速度的选取和网格的划分等关键问题进行了分析，为模拟和仿真的顺利进行打下了基础。 应用有限元数值模拟方法，对氧枪喷头底座挤压过程进行了三维数值模拟。讨论了坯料大小、变形温度、变形速度和摩擦条件对变形过程中等效应变、等效应力以及挤压力的影响，确定了合理的变形工艺参数。模拟结果显示：在坯料直径为340mm，挤压温度为850℃，挤压速度为5mm/s时，有利于该零件的成形。 在数值模拟结果分析的基础上，制定了氧枪喷头底座挤压成形的工艺方案，并进行了生产试制。实验结果表明，用挤压工艺代替传统工艺生产该零件，有效地提高了材料利用率，降低了生产成本。 经过批量生产后，挤压凸模表面出现裂纹，导致模具失效。本文采用有限元数值模拟软件对凸模挤压过程中的应力场、温度场进行了分析，找出其失效的主要原因，并提出改进方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的目的及意义

1.2相关情况综述

1.2.1挤压技术发展概况

1.2.2有限元数值模拟技术的发展及应用

1.2.3氧枪喷头底座成形的发展现状

1.3课题的主要工作

第二章数值模拟过程中关键技术的处理

2.1几何模型的建立

2.2材料性能的施加

2.3摩擦边界条件的处理

2.4接触分析

2.5网格自适应和网格重划分

2.6后处理过程中一些技术问题的处理

2.7有限元模型中其它关键问题的处理

2.8小结

第三章氧枪喷头底座挤压成形过程的数值模拟

3.1刚塑性有限元基本理论

3.2影响金属塑性变形和流动的因素

3.3挤压过程数值模拟

3.3.1模型的简化

3.3.2不同毛坯尺寸的影响

3.3.3不同工艺参数对挤压成形的影响

3.4小结

第四章氧枪喷头底座成形工艺研究

4.1引言

4.2工艺方案的制定

4.3设备的选用

4.3.1挤压设备的选用

4.3.2加热设备及方法

4.4模具设计

4.4.1模具材料的选用

4.4.2模具结构设计

4.5工艺实施

4.5.1毛坯的制备

4.5.2挤压成形工艺参数选择

4.5.3模具的预热

4.5.4挤压过程的有效润滑

4.5.5实验结果

4.6小结

第五章氧枪喷头底座挤压模具失效分析

5.1模具失效分析概述

5.2模具失效的基本形式

5.3氧枪喷头底座挤压模具的失效形式

5.4氧枪喷头底座挤压模具的有限元分析

5.4.1有限元模型的建立

5.4.2模具温度场分析

5.4.3模具应力场分析

5.5模具失效解决方案

5.6小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢