門企鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬及模具結構優(yōu)化研究.pdf

1、鋁合金材料具有比強度高、不易被腐蝕、易表面處理、密度小、高的回收利用性、導熱性能好等優(yōu)異性能，廣泛應用在各行各業(yè)。在鋁合金擠壓工模具的設計中，采用傳統(tǒng)的理論設計模具已無法滿足鋁合金擠壓大型化、復雜化、精密化的發(fā)展趨勢。而現(xiàn)今，采用數(shù)值模擬技術來研究擠壓成形過程和優(yōu)化模具結構已是主流。
　　門企是一種用在窗戶和門框的鋁型材。本研究以門企分流組合模為案例，采用有限元軟件HyperXtrude，求解分析擠壓穩(wěn)態(tài)過程。模擬結果顯示型材出口

2、流速均勻，上模分流橋根部會產(chǎn)生應力集中，其平均最大等效應力為1543Mpa，超過了H13鋼的屈服強度。在實際擠壓生產(chǎn)中，上模分流橋根部會產(chǎn)生裂紋導致模具失效，此模擬結果與實際擠壓結果一致，驗證了模擬的可行性和準確性。同時分析了分流橋根部開裂的原因，由于上模進口芯部處金屬“死區(qū)”區(qū)域過大，使得擠壓突破壓力較大；分流橋底部的“拐向設計”，導致橋根部橫向兩側的變形不均勻，產(chǎn)生了應力差；而分流橋根部處在截面變化的區(qū)域，容易產(chǎn)生應力集中，導致分流

3、橋根部開裂失效。
　　針對原始模具設計不足之處，本研究以降低擠壓突破力和模具應力為目的，提出兩種模具結構優(yōu)化方案，即方案一——沉進口方案和方案二——蝴蝶橋方案，采用與原始方案同樣的參數(shù)對兩種方案進行有限元模擬，并與之對比，分析兩種方案的結構優(yōu)化效果。最后以方案一為算例，分析了不同擠壓速度對擠壓過程的影響。
　　根據(jù)模擬結果對比，得出優(yōu)化方案一——沉進口方案的改善效果較好，其中擠壓力降低了5.5％，分流橋根部的平均最大應力降低