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摘要在参阅大量参考文献后，了解到粉末冶金成形及其数值模拟的现状和难点，针对如何获得高质量的粉末冶金成品和让数值模拟技术得到进一步的发展这一难题，本文进行了试验。在试样之前较为详细地描述了铁基粉末压制成形的具体工艺和原理，并在多种压制方法中选择双向压制和单向压制比较。在设计试验方案时还应用了实验设计中经常用到的正交设计，节约试样时间，提高效率。试验过程中在多个影响因素中主要选择抗拉强度和密度进行对比分析进行零件的材料优化，选择材料的最佳配比，在经过多次试样后选择的最优配比是 Ni1-Cu2-C0.8 的铁基材料。然后是最为关键的数值模拟，先进行的是模具设计，模具设计主要是由零件图得出，选择不同的压制方法就选择不同的松装胚，其余几个模具基本保持一致。在模拟部分，考虑了网格划分和相关参数的设定得到了终了时两种压制方式的密度分布和应力分布。对这几张图进行多方对比后可以得出两种压制方式的优劣性并对其中的不足之处进行模具优化以解决实际生产中的问题。41659
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毕业论文关键词 粉末压制成形 正交设计 双向压制 单向压制 优化
Title A powder net forming process simulation and optimization ofthe product
Abstract After refer to a large number of references, the understanding to the numericalsimulation of powder metallurgy forming and its status quo and difficulties, onhow to obtain high quality of powder metallurgy products and make the problem ofnumerical simulation technology to get further development, this article hascarried on the test.Before the sample detail describes the iron-base powdercompacting concrete technology and principle, and two-way in multiple suppressionmethods of choice and one-way suppression.When designing experiment scheme andapplication is often used in the design of the experiment of orthogonal design,save the sample time, improve efficiency.Test in multiple influencing factors inthe process of the main choice of tensile strength and density were analyzed thebest proportion of material selection in choose the optimal matching is after manysample Ni1-Cu2-C0.8 iron base materials.Advanced numerical simulation, and then is the most critical is mold design, molddesign is mainly obtained from part drawing, choose different ways to suppresschoose different apparent embryo, the rest a few mold basic consistent.In analogpart, considering the meshing and related parameters set by means of two kindsof density distribution and at the end of the stress distribution.After multiplecomparison on the picture can be concluded that the merits of the two kinds ofmeans of sex and the deficiency of mechanical optimization in order to solve theproblems in practical production.
Keywords powder pressing orthogonal design double-action pressing singleaction pressing mechanics optimization
目次
1绪论1
1.1课题研究背景1
1.2粉末压制成形数值模拟研究的现状与难点2
1.3本文研究的主要内容3
2铁基粉末压制成形工艺原理分析.4
2.1铁基粉末压制成形工艺.4
2.2带孔带台阶柱体类压坯的压制方式分析6
3正交设计.7
3.1正交设计概论7
3.2正交设计表选择7
4粉末性能试验与材料优化9
4.1试验方案设计9
4.2抗拉强度测试和密度测量.11
4.3材料优化.14
5粉末冶金数值模拟与模具优化.15
5.1模具设计.15
5.2粉末冶金数值模拟15
5.3密度和应力分布16
5.4模具优化.19
结论22
致谢23
参考文献.24
1 绪论1.1 课题研究背景粉末冶金(Powdermctallurgy,PM)技术是一种新兴的技术，通常是用金属粉末(也可以是金属粉末和非金属粉末的混成物)作为原料，经过压制成形和烧结流程，制取金属材料或者复合材料等各种类型成品的工业化技术[1]。粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，如低能耗、优异的产品性能、高产品精度、高稳定性、近净成形、无(少)污染等一系列优点[2]，而这些优异的性能是用传统的铸造手段无法获取的，因此部分用传统铸造手段和机加工手段无法制备的材料以及较为复杂的零件用粉末冶金技术就可以顺利制造。除了上述的材料和复杂零件外，粉末冶金技术也可以用作制做多孔的、半致密的或全致密的等一系列的高精度成品，如轴承、齿轮、刀具以及某些高要求实验用品。粉末冶金技术作为能够集材料的制备和零件的成形于一体的新兴技术[2,3]， 是一种少 （无）切削就能生产出高性能、高精度产品的生产技术，目前已经在材料的制备和零件相关制造业中具有无可撼动的地位和作用，备受工业界的重视。正因为粉末冶金技术在生产制造业（如交通、机械、兵器、电子、新能源、生物、信息等）起重大作用，甚至航空航天、核工业领域所发挥的重要作用，在发达国家中粉末冶金技术所占据的比例正在逐渐上涨。相比与发达国家，国内的粉末冶金行业起步较晚。在国内粉末冶金行业发展的初期，与国外的同行业相比，国内存在以下几方面的差距[2-5]：(1)企业多却规模小，经济收益与国外企业相差较大。(2)产品交错、重复，企业之间竞争异常猛烈。(3)遭遇技术封锁，研发能力差，生产的产品质量低下，很难和国外同行竞争。(4)再投入缺乏与困扰。(5)工艺装备、配套设施落后。(6)产品出口少，贸易渠道不畅。但是形式在我国加入 WTO 以后发生了转变，上述的不足之处得到了明显改善，原因有两点：一是加入 WTO 后，与国际市场接轨，国内粉末冶金市场将得到壮大的机会；二是国外资金和技术的引进，解决了困扰多久的技术难关，粉末冶金技术水平得到大幅度的提高和蓬勃的发展[1]。特别是近 20年来，随着国外先进技术的逐步引进和国内技术的自主创新，粉末冶金市场和技术得到了飞跃式的发展。对高性能和高质量零件的需求，使得粉末冶金技术也越来越为军工和高技术领域所看重[2-8]。
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