薄壁鋁型材擠壓過程仿真及模具優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、鋁合金型材以其重量輕、強度高、加工性能好、耐腐蝕等良好的特性，在航空航天、鐵道車輛、汽車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，應(yīng)力應(yīng)變場等因素影響，在擠壓成型過程中材料的流動極其不均勻，從而易導(dǎo)致擠壓產(chǎn)品出現(xiàn)翹曲、彎扭、褶皺等質(zhì)量問題，這就對擠壓模具的設(shè)計提出越來越高的要求。作者針對鋁合金擠壓這一大變形非線性成形過程，綜合利用塑性力學(xué)、材料力學(xué)和計算機仿真技術(shù)，對擠壓過程中金屬流速的控制提

2、供解決方案，對模具設(shè)計進行指導(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大變形問題中，不可避免的需要頻繁地進行網(wǎng)格重劃分，嚴(yán)重影響了仿真精度和計算效率。本文利用MSC公司的Superforge軟件，基于有限體積分步法，對鋁型材擠壓過程進行數(shù)值模擬。該法避開了傳統(tǒng)有限元分析中網(wǎng)格重劃分問題，同時由于進行分步計算，也解決了仿真過程中有限體積法對內(nèi)存要求過高的問題。 本文作者分析了模具結(jié)構(gòu)、尺寸參數(shù)等因素對于金屬流動

3、均勻性的影響，對模具設(shè)計以及仿真工藝參數(shù)的設(shè)定進行了指導(dǎo)。在SlJperforge中建立了仿真需要的CAE模型、摩擦模型、溫度場模型以及材料本構(gòu)關(guān)系。對仿真過程進行了若干優(yōu)化處理，進一步提高了仿真效率。結(jié)合模型和工藝參數(shù)計算出仿真結(jié)果，通過對結(jié)果進行后處理，分析了擠壓過程中應(yīng)力應(yīng)變場、溫度場、金屬流度分布變化情況。并以此為基礎(chǔ)，分別對導(dǎo)流模、工作帶參數(shù)的設(shè)計進行優(yōu)化指導(dǎo)，對擠壓溫度和擠壓速度的相互影響進行了規(guī)律探討。 對XY20