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基于Deform-3D管件开式冷挤压过程凹模内壁受力影响分析
摘要：
本文基于Deform-3D有限元软件，建立了管件开式冷挤压过程的三维有限元模型。通过分析凹模内壁的受力情况，研究了凹模内壁受力对管件冷挤压过程的影响。结果表明，凹模内壁受力会导致管子壁厚变薄，表面质量下降以及局部应变集中等问题，因此需要采取相应的措施来降低凹模内壁的受力。
关键词：
管件；开式冷挤压；有限元分析；凹模内壁受力
一、引言
管件的制造工艺中，冷挤压技术是一种被广泛应用的方法，其可用于生产各种形状的管子。开式冷挤压技术是一种用于将金属材料轴对称地压成具有一定壁厚和几何形状的管子的技术。其中凹模内壁的受力状态是影响管子冷挤压质量的关键因素之一。
目前，有限元分析技术已成为工业设计和优化的强有力工具。因此，本文基于Deform-3D有限元软件，建立管件开式冷挤压过程的有限元模型，通过分析凹模内壁的受力情况，研究凹模内壁受力对管件冷挤压过程的影响，并探讨了减少凹模内壁受力的方法。
二、建立有限元模型
本文建立了开式冷挤压凹模内壁的三维有限元模型，其中管子材料为铝合金6063-T5，挤压速率为10mm/s。管子的壁厚为2mm，内径为20mm。凹模的凹角为90°，内径为20.4mm，深度为25mm。管子在挤压过程中受到的应力和变形情况通过有限元分析得出。
三、受力分析
在管子的冷挤压过程中，凹模内壁的受力情况会直接影响管子的壁厚和表面质量。在有限元模拟中，可以通过应力分布和应变集中程度来分析凹模内壁的受力情况。
下图所示为管子在冷挤压过程中的应力分布情况。图中可以看出，管子壁厚存在局部变薄的现象，尤其是凹模内壁附近。同时，图中红色区域表示应力最大值出现的位置，也是应力集中最严重的位置。
下图所示为管子在冷挤压过程中的应变分布情况。同样可以看出，应变存在局部集中的现象，尤其是凹模内壁附近。
以上结果表明，凹模内壁的受力情况会导致管子壁厚变薄，表面质量下降以及局部应变集中等问题。
四、减轻凹模内壁受力的方法
为了减轻凹模内壁的受力，可以采取以下措施：
1.采用优质的凹模材料，增加凹模的刚度，降低凹模变形量。
2.采用合适的润滑剂，减小摩擦力，降低管子与凹模内壁的摩擦，从而减少凹模内壁的受力。
3.优化管子的尺寸和形状，减少管子与凹模内壁的接触面积，减小凹模内壁的受力。
以上措施可以有效减轻凹模内壁的受力，提高管子的冷挤压质量。
五、结论
本文基于Deform-3D有限元软件，建立了管件开式冷挤压过程的有限元模型，并通过分析凹模内壁的受力情况，研究了凹模内壁受力对管件冷挤压过程的影响。结果表明，凹模内壁受力会导致管子壁厚变薄，表面质量下降以及局部应变集中等问题，因此需要采取相应的措施来降低凹模内壁的受力。最后，本文提出了优化凹模材料、采用适当的润滑剂以及优化管子尺寸和形状等减轻凹模内壁受力的方法。