帶長懸臂結構空心截面鋁型材擠壓過程數值模擬及模具-工藝優(yōu)化.pdf

1、鋁型材擠壓制品因其比重小、力學性能優(yōu)良和耐腐蝕等優(yōu)點，廣泛應用于民用建筑、軌道交通、航空航天和船舶等領域。目前，軌道交通的高端裝備對鋁型材提出了更高的要求，鋁型材斷面已從原來的簡單截面轉向大型、多腔復雜截面。傳統上，以工程類比為主的模具結構設計和以反復調試為主的工藝參數設置已經無法滿足該類鋁型材的擠壓生產需求。本文選取某軌道車輛用長懸臂結構空心截面鋁型材為研究對象，借助模擬軟件HyperXtrude13.0對其擠壓過程進行數值模擬分析，

2、優(yōu)化得到合理的模具結構和工藝參數，并根據優(yōu)化結果進行實際生產。
　　首先，介紹鋁型材及其擠壓技術的簡要內容，并闡述基于任意拉格朗日歐拉法的模擬軟件HyperXtrude13.0及其理論基礎。
　　其次，針對某帶長懸臂結構空心截面鋁型材分析其成形工藝性，根據平面分流組合模設計原則設計初始模具結構尺寸，基于HyperXtrude13.0建立有限元分析模型并進行穩(wěn)態(tài)模擬分析。針對出現的型材出口流速極差大且分布不均的問題，先后對模具

3、結構進行了3次優(yōu)化，改善了型材出口截面流速分布均勻性，模具結構優(yōu)化合理。結果表明：通過調整初始模具的擠壓中心、分流孔布局、焊合室輪廓、工作帶長度分布后，型材出口流速極差從75.37mm/s驟降至14.50mm/s，降低幅度高達80.76％，型材出口流速分布較為理想。
　　隨后在模具結構優(yōu)化的基礎上，采用正交試驗法考察工藝參數（擠壓速度、棒料預熱溫度、擠壓筒預熱溫度、模具預熱溫度、棒料直徑、棒料長度）對型材出口流速均方差（SDV）和

4、型材出口溫度均方差（SDT）的影響規(guī)律。對試驗數據進行極差和方差分析，找到最優(yōu)工藝參數方案，即擠壓速度1mm/s，棒料預熱溫度440℃，擠壓筒預熱溫度420℃，模具預熱溫度400℃，棒料直徑150mm，棒料長度450mm。最優(yōu)方案下的SDV值和SDV值分別為1.37與1.91，型材擠出溫度范圍為557.98℃～565.54℃，上模和下模最大偏移量分別為0.041mm與0.031mm，上模和下模最大應力分別為714MPa與762MPa，上