论文摘要
随着我国电力工业的发展,高压开关制造业也得到了很大发展。触头是高压开关上的关键零件,尺寸大、形状复杂。采用传统的机械加工方法生产,材料利用率低,生产效率也低,力学性能不高。因此,本文对大型触头的冷挤压技术进行了分析研究,以期解决上述问题。本文首先介绍了金属塑性成形有限元法的基本原理及刚塑性有限元模拟软件DEFORM。从T2铜的挤压工艺性能和形状结构方面对ZF10触头进行了冷挤压工艺分析,设计了ZF10触头挤压件图;拟定了三套冷挤压成形工艺方案,通过分析比较,确定了成形方案,给出了ZF10触头的挤压工艺流程。利用三维造型软件Solidworks对零件和模具进行了实体造型,得到了大型触头挤压成形所需的模具及零件模型,为成形工艺模拟分析提供了依据。基于DEFORM-3D有限元模拟软件,应用刚塑性有限元法分别对触头反挤、正挤、镦粗成形过程进行了模拟,并预测缺陷,如翘底、充填不满、折叠等。得出变形中金属的流动规律、载荷-行程曲线和等效应力、应变分布情况。针对正挤压力过大的问题,通过优化入模角,得到当入模角为60°时最合适,解决了压力大的问题。另外还研究了不同摩擦条件对ZF10触头正挤压变形过程的影响。针对ZF10触头镦粗时充填不满的问题,通过优化模具,达到了成形合格挤压件的目的。通过对ZF10大型触头冷挤压成形工艺分析、模具设计及成形过程的数值模拟,对该类零件的工艺制定和模具结构设计具有重要的指导作用。通过对ZF11触头形状的分析,设计了ZF11触头锻件。利用DEFORM-3D软件对ZF11触头冷挤压成形的正挤压、镦粗分别进行数值模拟,得到挤压过程中坯料的变形过程、模具载荷-行程变化曲线以及坯料的应力场、应变场分布。针对正挤压力过大的问题,通过优化凹模入模角,得到当入模角为90°时最合适;针对镦粗时出现的折叠缺陷,通过改变一序正挤压件的形状,很好的避免了折叠的产生。最后,对ZF11触头进行了工艺试验,验证了ZF11触头数值模拟的正确性。