异形电极模具挤出模拟及应用研究

…………………………一　研发展．盥Ｉ　幽模拟及应用研究　异形电极模具挤　上海工程技术大学析了异形电极加工模具设计中存在的问题，提高了准确率，缩短了生产周期并加工了工业化生产用异形电极及微孔。　【关键词】异形电极；模拟；异形微孔　王越王明红　【摘要】异形电极的加工是异形微孔加工的关键技术之一，本文针对化纤行业用异形喷丝板微孔用三叶形电极，进行了银电极挤出过程的数值模拟，从理论上分　１．引言　模具，但它比普通冲压模具承受的压力要　本文选用主缸最大压力ＩＯＯＫＮ的压力　３．电极微腔挤出过程的数值模拟　３．１材料特性　模拟的材料纯银看作刚塑性材料，选取　温度为２０。Ｃ作为模拟条件，应变率分别选　２．５和１０对应的应变及应力值计算见表１。　微孔的加工是先进制造技术发展的重　大得多。一般接近甚至超过现有模具材料　机ＳＨＰＩＯ—ｌ０型。　要方向之一，国内外十分关注，并始终都　的强度极限。这种压力又作用于冷挤压模　在探索中，随着科学技术和工业生产的发　具的中心，成为相当大的集中载荷，而且　展，对微孔加工的要求越来越高，难度越　工作时间很长，这是区别于其他成型方法　来越大，微小孔尤其是微异形小孔…（如　图１所示）的应用日趋广泛，广泛应用于航　和冲压模具最为突出的特点。　２．２挤压力的计算及设备的选用　空航天、化纤机械等领域，这些小孔不仅　孔径小而且深径比也较大，同时这些零件　料，这些对小孔的加工技术提出了新的要　样的特种加工方法，电火花微孔加工就是　行之有效的方法之一。但异形电极的加工　挤压生产中挤压力的确定是十分必要　３．２几何建模　的，挤压力是挤压设备的选择、挤压变形　为对微腔模具挤压过程进行数值模　的材料有许多是高硬度高强度的难加工材　工序的拟定和模具设计的重要依据。迄今　拟，下面以三叶形微腔模具为例进行挤压　为止，国内外众多学者从不同的角度，根　模拟。模型采用简化的方式，建模后如图２　压力的计算方法。但由于影响挤压力的因　素繁多，又相互作用，且在挤压过程中不　断变化，所以挤压工程中挤压力的精确计　算是一项艰巨的问题。　本文选用正挤压单位挤压力公式　Ｊ：　Ｆ　求。人们在微孔的加工中，采用了各种各　据不同的假设和实验基础提出了几十种挤　所示．　３．３模拟参数的输入　模拟参数的输入如表２所示。　３．４模拟结果及分析　确成为难点之一，本文针对化纤行业用异　形喷丝板微孔用三叶形电极，进行了银电　极挤出过程的数值模拟，加工了工业化生　产用喷丝板，并摸索出了一套完整的高精　度整体电极制作及微孔加工工艺。　３．４．１模腔与银粒子的摩擦对挤压过　程的影响　在冷挤压过程中，由资料　。］［　］［　可以　Ｐｏ＝ｏ－ｂｃ（１ｎ＝　＋Ｐ　）　，　查出，挤压材料与模腔之间的摩擦系数在　但模具受力情况及材料内部的应力分布情　况有较大的差异，其载荷一行程曲线如图３　所示。　２微腔模具挤压设备的设计与选用　２．１冷挤压模具介绍　冷挤压模具一般由以下四部分组成：　以下例子为本文所设计的三叶形异形　０．卜０．２２＿间，经过模拟，挤压可以进行，　纤维加工电极工程中所需要的挤压力，计　算过程如下：　．（１）工作部分：凸模，凹模，上、下模座；　（２）导向部分：导柱，导套或导筒；（３）卸　料和顶出部分：卸料板，顶杆；（４）紧固部　分：凹模压板，螺栓，销钉等。其特点：　冷挤压模具的外部轮廓形状类似板料冲压　２．５　２ｘＯ．Ｉｘ７　Ｆ２ｐ—ｈ——■一。６。（ｈａ　）＝３５ｘ１．７ｘ（ｈａ而　４　）＝３４１．９　从图３可以看出在有摩擦的时候，挤　近似挤压力　Ｐ：尸ｎ．Ｓ：３４１．９×　：ｏ．１７Ｔ　压力在１　３００—１８００Ｎ之间，而当没有摩擦　时，挤压力仅需要４００Ｎ左右，这说明摩擦　对挤压的影响较大，挤压力越大，对模具　片机的数据整定为ＯＯＨ，相当于燃气炉刚开　保数据存储器中的数据不丢失，应在数据　参考文献　始加温，于是单片机送出打开全部喷嘴进　存储器上设计掉电保护电路；在实际调试　［１中国热处理行业协会．当代热处理技术与工艺装备　１】精品集　．北京：机械工业出版社，２００２　３　ｆ２１夏国华．现代热处理实技术数据手册『Ｍ］北京：国防　工业出版社，１９９９．１　气的命令；若把电阻箱打Ｎ２ｏｏｏ欧姆档，　相当于燃气炉已达到给定的最高工作温　度，对应单片机的数据为ＯＦＦＨ，于是单片　时还要注意温升速率和冷却速率相关参数　的整定，以使有关算法能符合实际系统的　要求。　机送出关闭全部喷嘴进气的命令：若使电　阻箱的阻值在１２５０—２０００欧姆之间变化，对　四、结束语　单片机控制的可控燃气炉投入使用　［３１保保．传感器简明手册及应用电路【ＭＪ．西安：西安　电子科技大学出版社，２００７．　应单片机的数据在ＯＯＨ—ＯＦＦＨ之间变化，单　后，工作人员只需在设备进行热处理前通　片机会根据当前数据发出关闭部分燃气喷　过键盘输入符合工艺要求的相关参数，之　嘴进气的命令，保证燃气炉中的温度变化　后系统就能自动地完成整个热处理过程。　『４１唐俊翟．单片机原理与应用【Ｍ］．北京：冶金工业出版　社，２００９．　【５】国家机械工业局．钢制压力容器焊接规程【ｃ】．北京：　国家石油和化学工业局，２０００　８．１５．　符合热处理工艺的要求。　这不仅大大降低了工作人员的劳动强度，　系统在进行实际调试时首先要注意选　更重要的是由于采用了自动控制使得燃气　择性能良好的温度检测元件，它是决定燃　炉内的温差由原来的６５－８０度左右降低至５０　气炉控制系统性能好坏的关键因素这一；　度以内（一般对这种容积较大的燃气炉，　另外，要利用软件做好对非线性的温度数　炉内温差在６５度以内就属于允许范围），　据进行线性化处理的工作；Ａ／Ｄ转换器件的　从而保证设备的热处理效果更符合热处理　选择也是影响系统性能的重要因素；为确　工艺的要求，提高了产品质量的可靠性。　作者简介：濮阳槟，大学本科，衢州学院电气与信　息工程学院教师，一直从事自动控制方面的教学与　研究工作。　／２０１２．０８／ｌ皂子世界　一８９—