扁長型鋁型材擠壓模具及工藝改進與優(yōu)化.pdf

1、近年來，由于鋁型材產(chǎn)品和鋁擠壓加工的獨特優(yōu)點，鋁型材的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)越來越廣泛。傳統(tǒng)的鋁擠壓模具結(jié)構(gòu)和擠壓工藝參數(shù)的設(shè)計一般依靠工程師的設(shè)計經(jīng)驗，耗時耗力，生產(chǎn)效率很低。采用有限元模擬仿真技術(shù)對擠壓過程中鋁型材的出口速度、溫度、變形、壓力以及擠壓力等方面進行模擬分析，進而對模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)進行改進與優(yōu)化，能夠有效減少試模次數(shù)，縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，降低了企業(yè)的投資本錢。
　　本文以一種扁長型薄壁空心鋁型材為例，采用基于ALE算法的有

2、限元模擬仿真軟件HyperXtrude和正交實驗優(yōu)化方法相結(jié)合，模擬并優(yōu)化改進了鋁型材擠壓模具的結(jié)構(gòu)和擠壓工藝參數(shù)。
　　首先，結(jié)合平面分流組合模具的設(shè)計原則和型材自身的特點，設(shè)計了初始模具的結(jié)構(gòu)并對其進行強度校核。隨后，利用HyperXtrude有限元軟件對扁長型鋁型材進行擠壓成形過程的穩(wěn)態(tài)模擬，獲得了型材擠壓過程中金屬流速、變形以及溫度的分布情況，分析了型材產(chǎn)品變形的原因以及改進措施。利用調(diào)整分流孔大小來平衡進料時金屬的流速，

3、并對五種不同高度的阻流塊進行模擬，研究分析了高度對金屬流動均勻性的影響規(guī)律并選擇較優(yōu)的阻流塊高度為4mm。在此基礎(chǔ)上進一步探討焊合室高度對擠壓過程的影響，通過比較分析三種不同的高度下擠壓力以及應(yīng)力的分布情況，將焊合室高度選定為30mm。一系列改進后流速均方差SDV的值減小到5.92mm/s，與初始模具相比減少了70.2％。
　　接著，采用正交實驗法對工作帶長度進行優(yōu)化分析，以速度均方差SDV的值為評價標(biāo)準(zhǔn)，選取對型材出口處的金屬流

4、速的均勻性影響較大的三個工作帶單元為因素，且各自選定三個水平，利用有限元軟件進行模擬實驗并得到相對較優(yōu)的工作帶長度。優(yōu)化后的流速均方差SDV的值降為3.3077mm/s，與改進前相比降低44.1％，型材的最大變形量僅為2.269mm，大大提高了型材產(chǎn)品質(zhì)量。
　　其次，繼續(xù)利用正交實驗法對擠壓工藝參數(shù)進行正交優(yōu)化，以速度均方差SDV和速度相對均差VRD的值為評價指標(biāo)，選定擠壓速度、坯料溫度、模具溫度和擠壓筒溫度為四個因素，分別對各