1.4.5 模拟结果分析

（1）不同坯料尺寸下的数值模拟（见图1-30）

从图1-30可以看出，ϕ50mm坯料和ϕ56mm坯料挤压过程分为三个阶段，ϕ58mm坯料则为两个阶段。考虑ϕ50mm和ϕ56mm由于坯料直径小，放入凹模后与凹模之间存在较大间隙，故坯料在成形之前先进行了一个镦粗过程，第二个阶段是芯棒头部的反挤压，第三个阶段是芯棒杆部的正挤压；而ϕ58mm坯料由于其直径与凹模内径十分接近，故几乎不进行镦粗，直接成形，第一个阶段是芯棒头部的反挤压，第二个阶段是芯棒杆部的正挤压。

图1-30 不同尺寸坯料挤压过程中的载荷-时间曲线

a）ϕ50mm b）ϕ56mm c）ϕ58mm 注：1klbf=4.448kN

从图1-31可以看出，各坯料成形后的温度场比较相似，芯棒头部由于先变形温度较低，芯棒底部先被挤压成形，故温度也较低，芯棒杆部持续挤压变形故温度较高，芯棒斜角部分变形最大故温度最高，从斜角处到杆部底部温度逐渐降低。从图1-32可以看出各坯料成形后的应力分布不均匀，芯棒头部和沉槽底部应力较大，芯棒斜角部分由于变形剧烈应力也较大，芯棒杆部有少许残余应力但整体接近零。ϕ50mm坯料和ϕ58mm坯料应力值跨度较大，挤压过程较不稳定，ϕ56mm坯料应力在0.0827～22.0ksi（1ksi=6.84MPa）之间，整个挤压过程更加平稳。

（2）不同凹模倾角下的数值模拟

改变凹模的倾角为135°，仍采用原料下料尺寸分别为ϕ50mm×54mm、ϕ56mm×43mm、ϕ58mm×40mm，挤压速率0.5mm/s（0.02in/s），温度为450℃，摩擦因数0.12。

进行三组模拟实验，分析比较实验结果（见图1-33）。

图1-31 不同尺寸坯料挤压过程中的温度变化

a）ϕ50mm b）ϕ56mm c）ϕ58mm

图1-32 不同尺寸坯料挤压过程中的应力云图

a）ϕ50mm b）ϕ56mm c）ϕ58mm

从图1-33可以看出，ϕ50mm坯料和ϕ56mm坯料变形过程经历了芯棒的镦粗、芯棒头部的反挤压、芯棒杆部的正挤压三个阶段；ϕ58mm坯料则由于其直径与凹模内径十分接近，故几乎不进行镦粗，直接成形，第一个阶段是芯棒头部的反挤压，第二个阶段是芯棒杆部的正挤压。同时观察各坯料的行程载荷曲线，芯棒杆部正挤压阶段载荷波动均较大，改变模具倾角，使得挤压过程变得不稳定。

从图1-34可以看出，各坯料成形后的温度场比较相似，芯棒头部由于先变形，温度较低，芯棒底部先被挤压成形，故温度也较低，芯棒杆部持续挤压变形故温度较高，芯棒斜角部分变形最大故温度最高，从斜角处到杆部底部温度逐渐降低。同时由于增大了模具倾角，变形过程中摩擦增大，使得坯料温度场也明显增大。

图1-33 不同尺寸坯料挤压过程中的载荷-时间曲线

a）ϕ50mm b）ϕ56mm c）ϕ58mm

从图1-35可以看出各坯料成形后的应力分布不均匀，芯棒头部和沉槽底部应力较大，芯棒斜角部分由于变形剧烈应力也较大，芯棒杆部有少许残余应力但整体接近零。ϕ50mm坯料和ϕ58mm坯料应力值跨度较大，挤压过程较不稳定，ϕ56mm坯料应力在0.208～23.0ksi之间，整个挤压过程更加平稳。

综合上述分析可知，通过对H62黄铜芯棒挤压成形进行Deform模拟，可知：

图1-34 不同尺寸坯料挤压过程中的温度变化

a）ϕ50mm b）ϕ56mm c）ϕ58mm

1）不同直径的坯料模拟，ϕ56mm×43mm的坯料挤压变形情况最理想。

2）凹模倾角为120°时更有利于挤压的顺利进行。

图1-35 不同尺寸坯料挤压过程中的应力云图

a）ϕ50mm b）ϕ56mm c）ϕ58mm