鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬及模具設(shè)計(jì).pdf

1、鋁及鋁合金因其具有密度小、可強(qiáng)化、易加工、耐腐蝕、無低溫脆性、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性且外表美觀等特點(diǎn)，被廣泛用于航空飛行器、鐵道車輛、民用裝飾材料及包裝材料等各行業(yè)中。用擠壓的方法生產(chǎn)空調(diào)用鋁型材，既節(jié)約金屬又具有很高的生產(chǎn)效率。 本文通過工藝實(shí)驗(yàn)和有限元數(shù)值模擬，對(duì)空調(diào)用小直徑薄壁鋁管擠壓成形技術(shù)進(jìn)行了研究和開發(fā)。 設(shè)計(jì)制作了內(nèi)螺紋鋁管一次擠壓成形模具，并使用此模具進(jìn)行了擠壓工藝試驗(yàn)。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：由于鋁在高溫時(shí)，其熱膨脹

2、系數(shù)及粘性較大，故試驗(yàn)中擠壓出的內(nèi)螺紋鋁管的螺紋升角、齒高與模具芯頭設(shè)計(jì)值存在一定的差異；同時(shí)，螺紋升角不僅與模具結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)有關(guān)，還應(yīng)考慮金屬的高溫?cái)D壓性能、擠壓工藝等因素。試驗(yàn)表明，管材擠壓速度、模具芯頭轉(zhuǎn)動(dòng)速度越大，則螺紋升角變大，但同時(shí)變形金屬來不及充填芯頭螺紋齒槽，使得內(nèi)螺紋鋁管齒高減小。 對(duì)采用分流組合模來擠壓小直徑薄壁純鋁圓管的過程應(yīng)用DEFORM—3D三維有限元軟件進(jìn)行了模擬分析，得出了模具焊合室深度以及工作帶

3、長度對(duì)擠壓力、坯料的應(yīng)力應(yīng)變、模具的應(yīng)力等物理場量的影響規(guī)律，據(jù)此對(duì)模具結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。模擬結(jié)果表明，分流模上模的應(yīng)力集中主要分布在分流橋和模芯部位，下模的應(yīng)力集中分布在工作帶附近和焊合室圓角過渡區(qū)；焊合室深度和工作帶長度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。通過試驗(yàn)得知，加大焊合室深度和工作帶長度能夠提高產(chǎn)品焊縫強(qiáng)度和表面質(zhì)量。 對(duì)采用分流組合模來擠壓小直徑薄壁純鋁圓管的過程進(jìn)行了熱力耦合有限元模擬，得出了坯料預(yù)熱溫度對(duì)擠壓力、金屬變形溫