鋁合金空心異型材擠壓模具及工藝優(yōu)化.pdf

1、鋁型材作為鋁合金的深加工產品，不僅具有質輕、美觀、易回收的特點，同時還具備了較優(yōu)的力學性能。正因如此，鋁型材的應用范圍近年來被逐漸的拓寬。作為鋁型材生產過程中最為關鍵的因素，擠壓成形工藝影響著型材產品的質量以及模具的使用壽命。在實際生產中，擠壓模具的設計以及工藝參數(shù)的制定很大程度上依賴于工程師的經驗總結，模具設計周期長，上機試模次數(shù)多，直接影響了產品的開發(fā)周期和成本，不利于企業(yè)在市場經濟的浪潮中存活。而采用有限元數(shù)值模擬仿真的方法研究鋁

2、合金型材的擠壓過程，可以直觀的分析金屬變形過程中擠壓力、流速、溫度以及應力的分布規(guī)律，為模具結構和工藝的優(yōu)化提供一定的參考，有效的減少試模次數(shù)，控制產品開發(fā)的成本和周期，增強企業(yè)的市場競爭力。
　　本文主要以一種空心異型材為例，采用有限元數(shù)值模擬仿真與正交實驗相結合的方法對擠壓模具和工藝參數(shù)進行優(yōu)化。首先，針對本文的產品設計了一種帶有導流結構的平面分流擠壓模具。對于導流部分分別設計了兩種方案，一種是帶有一定擴展角的導流結構（簡稱方

3、案1），另一種是垂直導流結構（簡稱方案2）。通過比較兩種不同結構對型材擠壓過程中溫度分布、變形以及擠壓力的影響后，選擇方案1。在方案1的基礎上進一步觀察分流孔以及型材出口處金屬的流動規(guī)律，分析造成型材變形的原因。根據(jù)分析后的結果對分流孔與焊合腔的結構作相應的改進，改進后的結果表明型材的變形量減小到5.684mm。速度均方差減小到2.93mm/s，相對于改進前減小了35.83％。
　　其次，分析了焊合腔高度對于擠壓過程的影響規(guī)律。分

4、別采用三種不同的焊合腔高度并建立有限元模型。通過比較分析，得出焊合腔高度對金屬的流速、擠壓力以及應力分布的影響規(guī)律，并選取其中較優(yōu)的一種焊合腔高度22mm。緊接著采用正交實驗的方法優(yōu)化擠壓模具的工作帶長度。選取對金屬流速影響較大的三個單元的工作帶長度作為研究對象，每個對象分別選取三水平，以型材出口處金屬流動的速度均方差作為評價指標，對工作帶長度進行優(yōu)化。優(yōu)化后的型材出口速度均方差為1.3121mm/s，比優(yōu)化前減小了55.22％。