异形铝型材挤压模具优化设计.pdfVIP

DIE ＆ MOULD 模 具 文章编号：1672－0121(2009)02－0087－03 异形铝型材挤压模具优化设计 卢有世，于明涛 （西北工业大学材料学院，陕西西安710072） 摘要：采用有限体积法，对异形空心铝合金型材挤压过程进行了数值模拟，获得了挤压过程中材料流动 速度场、应力场、应变场和挤压力等的变化规律，设计出了合理的模具。在此基础上，选取焊合室深度、焊合角 以及工作带长度为因素，设计了三因素三个水平的正交试验方案，对试验方案进行了模拟虚拟试验，确定了 最优水平组合，优化了模具结构。 关键词：机械制造；挤压模；铝型材；数值模拟 中图分类号：TG372 文献标识码：B 1 引言 72 铝合金型材在制造业中得到了广泛的应用，尤 45° 50 15 其是大型空心型材，因其重量轻，强度、刚性大，结构 9 0 5 紧凑等特点成为航空航天工业中必不可少的结构材 9 45° 料。挤压技术作为一种高效、优质、低消耗、少无切削 3 100 的加工工艺，是铝合金型材成形的主要工艺方法。高 140 质量的挤压模具是生产挤压型材的重要工具，由于 图1 型材截面图 技术参数多，设计难度大，目前，主要依靠设计人员 金。实际生产工况：坯料成形温度450℃ ，模具预热 的经验，对模具进行反复的试验和修改。这既延长了 温度400℃ ，模具材料H13 钢，挤压筒直径200mm ， 设计和生产周期，也大大提高了模具的制造成本。挤 挤压速度2mm/s ，摩擦因子0.3 。由于截面形状不规 压模具在设计过程中涉及到的结构要素多，且各结 则，挤压时极易产生波浪、扭拧、弯曲和焊合不良等 构要素对挤压过程的影响又十分复杂，仅靠传统的 缺陷。所设计的异形空心型材的挤压模见图2 ，属于 实验与经验方法已不能从根本上掌握材料的变形规 典型的平面分流组合挤压模。 律。数值模拟技术是分析金属材料体积成形的最有 70 60 ° 4 0 0° 4 力工具，国内外学者普遍采用有限元法和有限体积 [1～4] 5 法 对挤压过程进行数值模拟。 8 3 3