薄壁鋁型材擠壓過(guò)程仿真及模具優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、鋁合金型材以其重量輕、強(qiáng)度高、加工性能好、耐腐蝕等良好的特性，在航空航天、鐵道車(chē)輛、汽車(chē)和民用建筑裝飾材料中得到了非常廣泛的應(yīng)用。鋁合金型材由于壁薄且截面形狀復(fù)雜，受溫度場(chǎng)，應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)等因素影響，在擠壓成型過(guò)程中材料的流動(dòng)極其不均勻，從而易導(dǎo)致擠壓產(chǎn)品出現(xiàn)翹曲、彎扭、褶皺等質(zhì)量問(wèn)題，這就對(duì)擠壓模具的設(shè)計(jì)提出越來(lái)越高的要求。作者針對(duì)鋁合金擠壓這一大變形非線性成形過(guò)程，綜合利用塑性力學(xué)、材料力學(xué)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，對(duì)擠壓過(guò)程中金屬流速的控制提

2、供解決方案，對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。 傳統(tǒng)的有限元方法在分析復(fù)雜斷面鋁合金型材擠壓這類(lèi)大變形問(wèn)題中，不可避免的需要頻繁地進(jìn)行網(wǎng)格重劃分，嚴(yán)重影響了仿真精度和計(jì)算效率。本文利用MSC公司的Superforge軟件，基于有限體積分步法，對(duì)鋁型材擠壓過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。該法避開(kāi)了傳統(tǒng)有限元分析中網(wǎng)格重劃分問(wèn)題，同時(shí)由于進(jìn)行分步計(jì)算，也解決了仿真過(guò)程中有限體積法對(duì)內(nèi)存要求過(guò)高的問(wèn)題。 本文作者分析了模具結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)等因素對(duì)于金屬流動(dòng)

3、均勻性的影響，對(duì)模具設(shè)計(jì)以及仿真工藝參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行了指導(dǎo)。在SlJperforge中建立了仿真需要的CAE模型、摩擦模型、溫度場(chǎng)模型以及材料本構(gòu)關(guān)系。對(duì)仿真過(guò)程進(jìn)行了若干優(yōu)化處理，進(jìn)一步提高了仿真效率。結(jié)合模型和工藝參數(shù)計(jì)算出仿真結(jié)果，通過(guò)對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理，分析了擠壓過(guò)程中應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)、金屬流度分布變化情況。并以此為基礎(chǔ)，分別對(duì)導(dǎo)流模、工作帶參數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化指導(dǎo)，對(duì)擠壓溫度和擠壓速度的相互影響進(jìn)行了規(guī)律探討。 對(duì)XY20