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(chǎn)品，不僅具有質(zhì)輕、美觀、易回收的特點(diǎn)，同時(shí)還具備了較優(yōu)的力學(xué)性能。正因如此，鋁型材的應(yīng)用范圍近年來被逐漸的拓寬。作為鋁型材生產(chǎn)過程中最為關(guān)鍵的因素，擠壓成形工藝影響著型材產(chǎn)品的質(zhì)量以及模具的使用壽命。在實(shí)際生產(chǎn)中，擠壓模具的設(shè)計(jì)以及工藝參數(shù)的制定很大程度上依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，模具設(shè)計(jì)周期長，上機(jī)試模次數(shù)多，直接影響了產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本，不利于企業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)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(yīng)力的分布規(guī)律，為模具結(jié)構(gòu)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(chǎn)品開發(fā)的成本和周期，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法對(duì)擠壓模具和工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。首先，針對(duì)本文的產(chǎn)品設(shè)計(jì)了一種帶有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的平面分流擠壓模具。對(duì)于導(dǎo)流部分分別設(shè)計(jì)了兩種方案，一種是帶有一定擴(kuò)展角的導(dǎo)流結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱方

3、案1），另一種是垂直導(dǎo)流結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱方案2）。通過比較兩種不同結(jié)構(gòu)對(duì)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(chǔ)上進(jìn)一步觀察分流孔以及型材出口處金屬的流動(dòng)規(guī)律，分析造成型材變形的原因。根據(jù)分析后的結(jié)果對(duì)分流孔與焊合腔的結(jié)構(gòu)作相應(yīng)的改進(jìn)，改進(jìn)后的結(jié)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(duì)于改進(jìn)前減小了35.83％。
　　其次，分析了焊合腔高度對(duì)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(duì)金屬的流速、擠壓力以及應(yīng)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(shí)驗(yàn)的方法優(yōu)化擠壓模具的工作帶長度。選取對(duì)金屬流速影響較大的三個(gè)單元的工作帶長度作為研究對(duì)象，每個(gè)對(duì)象分別選取三水平，以型材出口處金屬流動(dòng)的速度均方差作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)工作帶長度進(jìn)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％。