鋁合金擠壓的數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、鋁合金因其具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好、無磁性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、密封性好、易于回收等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、機(jī)械制造、家用電器、車輛、船舶、飛機(jī)、通訊等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。用擠壓加工的方法生產(chǎn)鋁型材，不僅具有節(jié)約金屬的優(yōu)點(diǎn)，而且生產(chǎn)效率高。因?yàn)閿D壓過程中，模具內(nèi)部是封閉的，因此材料的流動(dòng)、應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)以及載荷情況等都難以監(jiān)測(cè)與控制。同時(shí)，作為擠壓生產(chǎn)中關(guān)鍵因素的模具設(shè)計(jì)，往往是依靠經(jīng)驗(yàn)與反復(fù)試模、修模而進(jìn)行，時(shí)常造成人力物力的浪費(fèi)。因此，為了提高

2、擠壓產(chǎn)品質(zhì)量，提高模具設(shè)計(jì)效率，本文利用有限元模擬軟件DEFORM對(duì)鋁擠壓的擠壓過程進(jìn)行模擬，從而驗(yàn)證優(yōu)化設(shè)計(jì)模具的擠壓效果。
　　本文闡述了國內(nèi)外擠壓模具優(yōu)化設(shè)計(jì)與金屬塑性成型模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀。詳細(xì)論述了剛塑性流動(dòng)理論的基本假設(shè)、剛塑性有限元的變分原理、彈塑性本構(gòu)關(guān)系等金屬塑性成形有限元基本理論基礎(chǔ)。同時(shí)介紹了有限元計(jì)算軟件DEFORM的技術(shù)特點(diǎn)和主要功能，詳細(xì)說明了本文模擬計(jì)算模型在DEFORM前處理中的建立流程。
　

3、　本文設(shè)計(jì)了新的擠壓模具，包括傳統(tǒng)平模的倒角優(yōu)化、擠壓模具的多重臺(tái)階化、模具的錐角設(shè)計(jì)、不同的豎直參數(shù)和水平參數(shù)優(yōu)化。在DEFORM軟件中建立優(yōu)化模具的計(jì)算模擬模型，對(duì)其模擬計(jì)算，得到了應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、載荷曲線等結(jié)果。參照模具幾何參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證優(yōu)化擠壓效果如下:
　　(1)對(duì)傳統(tǒng)的平模進(jìn)行倒角優(yōu)化，改變了材料的流動(dòng)情況，應(yīng)力應(yīng)變也稍有不同。倒角使金屬在擠壓過程中流動(dòng)更順暢，擠壓力減小。
　　(2)選擇合適的臺(tái)階

4、數(shù)和臺(tái)階角度，能有效的改良擠壓過程。多重臺(tái)階模具擠壓，材料通過每一重臺(tái)階類似于一次擠壓;多重臺(tái)階，則相當(dāng)于多次擠壓疊加，從而應(yīng)變得到疊加。臺(tái)階的角度使材料流動(dòng)更順暢。兩者結(jié)合，能顯著增大應(yīng)變，也能明顯改善縮尾缺陷和減小死區(qū)。
　　(3)角度和臺(tái)階數(shù)不同，擠壓力也有所不同。多重臺(tái)階增大的擠壓力，除克服增加的摩擦做功之外，也對(duì)剪切強(qiáng)化做功。
　　(4)模具豎直方向上和水平方向上參數(shù)的改變，也在一定程度上影響了擠壓情況。臺(tái)階之間豎