門(mén)企鋁型材擠壓過(guò)程數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、鋁合金材料具有比強(qiáng)度高、不易被腐蝕、易表面處理、密度小、高的回收利用性、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)。在鋁合金擠壓工模具的設(shè)計(jì)中，采用傳統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)模具已無(wú)法滿足鋁合金擠壓大型化、復(fù)雜化、精密化的發(fā)展趨勢(shì)。而現(xiàn)今，采用數(shù)值模擬技術(shù)來(lái)研究擠壓成形過(guò)程和優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)已是主流。
　　門(mén)企是一種用在窗戶(hù)和門(mén)框的鋁型材。本研究以門(mén)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(guò)程。模擬結(jié)果顯示型材出口

2、流速均勻，上模分流橋根部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，其平均最大等效應(yīng)力為1543Mpa，超過(guò)了H13鋼的屈服強(qiáng)度。在實(shí)際擠壓生產(chǎn)中，上模分流橋根部會(huì)產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致模具失效，此模擬結(jié)果與實(shí)際擠壓結(jié)果一致，驗(yàn)證了模擬的可行性和準(zhǔn)確性。同時(shí)分析了分流橋根部開(kāi)裂的原因，由于上模進(jìn)口芯部處金屬“死區(qū)”區(qū)域過(guò)大，使得擠壓突破壓力較大；分流橋底部的“拐向設(shè)計(jì)”，導(dǎo)致橋根部橫向兩側(cè)的變形不均勻，產(chǎn)生了應(yīng)力差；而分流橋根部處在截面變化的區(qū)域，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致分流

3、橋根部開(kāi)裂失效。
　　針對(duì)原始模具設(shè)計(jì)不足之處，本研究以降低擠壓突破力和模具應(yīng)力為目的，提出兩種模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，即方案一——沉進(jìn)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(duì)兩種方案進(jìn)行有限元模擬，并與之對(duì)比，分析兩種方案的結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果。最后以方案一為算例，分析了不同擠壓速度對(duì)擠壓過(guò)程的影響。
　　根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)比，得出優(yōu)化方案一——沉進(jìn)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(yīng)力降低