1.4 本文的主要内容及研究意义

金属塑性成形是一个极其复杂的过程，它不仅塑性变形量大，而且成形产品质量受材料性能、摩擦状况、工艺条件、模具结构及加工设备等多种因素的共同影响。传统的“试错”的工程法既需要大量的人力物力，又不能对挤压过程进行准确完整的解析，而且研究周期长，会大大降低研究的效率。随着计算机技术的发展，借助有限元技术，利用数值模拟的方法，同时结合材料热性能、物理性能及边界条件的设定，挤压工艺过程能够在计算机上进行。而且，挤压过程的几何形状、应力、应变、温度分布等计算结果可以很直观的展示出来。本文采用理论分析结合数值模拟的方法对在高温挤压成型过程进行了研究。利用DEFORM数据库中材料的高温性能数据进行模拟，并利用正交试验设计法对试验温度、挤压速率、摩擦系数、模具四个影响因素进行了研究，得到挤压过程中应力场、应变场，从而揭示了成型过程中的试件的变化规律。为准确分析挤压成型过程，优化挤压条件，为提高挤压质量提供了重要保证。本论文的主要内容包括：

1) 平面微弹簧模具的三维造型。本文在试验的尝试中发现大的挤压比难以挤出试样，有时候还会造成模具的变形损坏；小的挤压比更容易成型。因此在设计模具时尽量减小挤压比，选择了接近弹簧形状的方形、圆形无导槽、圆形有导槽等不同的模具进行设计模拟。

2) 使用DEFROM软件模拟平面微弹簧挤压成形过程，利用正交试验设计的思想设计实验，分别对挤压温度、挤压速率、挤压摩擦系数的不同水平进行重复试验。

3) 研究弹簧挤压的过程，分析应力场、应变分布变化及温度场的变化，分析影响弹簧挤出质量的影响因素，预测弹簧的缺陷。

4) 结合DEFROM软件模拟结果，获得影响平面微弹簧的因素及变化规律，优化平面微弹簧的工艺与模具，并进行模拟验证所得规律。

2. 实验的方法和实验模型的建立

图2.1为DEFROM软件的分析流程[18]。在进行模拟之前，需要建立实验条件和模具造型。虽然DEFORM软件模拟具有实验周期短、成本低、结论丰富、灵活性高等优势，但是目前，铜合金微弹簧挤压的研究还是非常有限，影响铜合金平面微弹簧成形效果和质量的因素并不是非常明确。所以在模拟前并没有制定详细的试验计划，而是通过实际的挤压实验和建立最简单的模具模型进行实验，通过对实验结果和与模拟结果进行总结分析，确定试验方法的同时，建立模型。