分流组合模挤压过程数值模拟及模具优化设计

文章利用刚粘塑性有限元软件DEFORM-3D对分流组合模挤压小直径薄壁纯铝圆管过程进行了三维有限元模拟,得出了模具焊合室深度以及工作带长度对挤压力、应力应变、模具应力等物理场量的影响规律,从而对模具结构参数进行优化。模拟结果表明,分流模上模应力集中主要分布在分流桥和模芯部位,下模应力集中分布在工作带附近和焊合室圆角过渡区,焊合室深度和工作带长度对产品质量有很大影响。通过试验得知,加大焊合室深度和工作带长度,可提高产品焊缝强度和表面质量。     

平面分流组合模挤压过程模拟

应用SOLIDWORKS建立了平面分流组合模的几何模型．利用有限元软件DEFORM-3D成功地进行了挤压工艺过程模拟，获得了载荷与行程曲线以及坯料在挤压过程中的应力、应变场，提供了选择挤压设备的依据，开辟了了解模具结构与金属流动关系的道路。     

挤压分流组合模的设计

在总结和归纳挤压分流组合模设计的一般原则和方法的基础上,通过对模具设计人员现场设计经验的总结,得出一些适用的经验算法和公式,提出了焊合室形状采用相似性原则,以消除死区,保证金属流动的一些措施。     

分流组合模挤压的有限元模拟与模具设计评价

为探讨分流组合模挤压成形规律,选择分流孔内斜度、外斜度、焊合室高度和工作带长度为变量设计了9副模具,提出了模具设计的无量纲单指标评价因子和综合评价函数,用DEFORM_3D软件实现了分流组合模挤压铝管材的有限元模拟,获得了挤压材料焊合面上的静水压应力场、等效应变场和模具峰值应力,进而对模具设计评价指标进行了极差分析,得到了最优模具设计,模拟分析结果与试验数据吻合良好。研究表明:分流组合模焊合室高度H与工作带长度L的比值对综合评价函数影响很大,应作为设计变量。     

网格重构在铝合金空心型材分流模挤压过程数值模拟中的应用

采用作者等人开发的基于Deform-3D与Pro/Engineer的网格行重构技术,对典型大断面空心铝合金工业型材分流模挤压全过程(包括焊合过程)进行了模拟分析.结果表明,采用某企业的现行模具设计方案,挤压初始阶段,型材两侧焊合面率先产生焊合,中间部位焊合面的焊合相对滞后,导致挤出型材断面的中间位置金属流量不足,同时模芯出现弹性偏移,易造成壁厚超差;挤压稳态阶段,模孔附近型材的最高温度为520℃、焊合室内的静水压力约为A6005铝合金屈服强度的5～10倍、模芯弹性偏移量为0.43 mm,基本满足型材挤出温度、焊合质量及壁厚尺寸公差的要求.     

汽车换热器用铝合金口琴管挤压模具

汽车换热器用铝合金口琴管具有壁薄、孔多、尺寸精度高，生产难度大的特点。通过科学选择合金、合理制定工艺参数，特别是在模具设计上提出了选择大分流腔、多分流孔，整体模芯的新思路，制品的各项技术指标达到了国外同类产品水平。     

分流组合模挤压管材焊缝的研究

用分流组合模挤压的管材均有焊缝，显微镜下测出其焊缝宽度一般在０．０１－０．０７ｍｍ。工业纯铝管材的试验结果表明，这种管材耐压力可达到２８０Ｎ／ｍｍ＾２以上，产强度可达到７０－１００Ｎ／ｍｍ＾２１，伸长率不小于２０％；可承受的压扁力为２８－５０ＫＮ；可承受的压为缩力为２８－４８ＫＮ；管壁越薄，耐压缩力、耐压扁力越小；抗蚀性与无缝管相当。     

基于FEM的铝型材分流焊合挤压过程数值模拟

铝型材的分流焊合挤压相对于其它传统的挤压方法,在生产中空型的管类型材时具有非常大的优势.本文基于FEM方法,利用DEORM-3D对薄壁铝合金圆管型材进行了从分流-焊合-挤出成形的全过程模拟.得到了挤压过程中的网格变形图和行程载荷曲线.同时针对分流模变形抗力大的特点,进行了模具的受力变形分析,对挤压过程中模具可能出现的失效进行预测.模具应力分析结果表明,分流孔及其模芯处变形量大,应力集中明显,容易磨损,设计模具时应重点考虑这些部分,以提高模具寿命.其模拟结果为模具设计和工艺参数选择提供理论依据.     

铝型材挤压分流组合模有限元分析与计算

用有限元法对生产建筑用中空方管铝型材的分流组合模的上模进行了计算与分析,结果表明：该模具的应力集中现象特别明显,应力分布极其不均,这无疑将严重影响模具的承载能力与使用寿命。为此,通过改变分流孔的形状和大小,设计了１副新的分流组合模。通过有限元计算,得到了改进后模具的等效应力分布图,使模具的应力分布非常均匀,应力集中明显减小     

双型芯分流组合挤压模设计

介绍了双型芯分流组合挤压模的设计方案,及该设计方案的结构特点和设计要领.     

Non-steady FE analysis on porthole dies extrusion of aluminum harmonica-shaped tube

According to the rigid-viscoplasticity finite element method, the porthole die extrusion process of an aluminum harmonica-shaped tube was successfully simulated based on software Deform-3D. The distribution of stress field, effective strain field, velocity field and temperature field during the extrusion process were discussed and the metal flow in welding extrusion was analyzed. The simulation results show that the material flow velocities in the bearing exit are non-uniform with the originally designed die and the forepart of the profile is not neat or even. Aiming at solving this problem, the modification method of die structure was improved. The result shows that the uniform material flow velocities in the die exit and a perfect extruded are obtained by modification bearing length.     

FEM simulation of aluminum extrusion process in porthole die with pockets

In order to investigate the effects of pockets in the porthole die on the metal flow, temperature at the die bearing exit and the extrusion load were contrasted with the traditional die design without the pockets in the lower die. Two different multi-hole porthole dies with and without pockets in lower die were designed. And the extrusion process was simulated based on the commercial software DEFORM-3D. The simulation results show that the pockets could be used to effectively adjust the metal flow and especially benefit to the metal flow under the legs. In addition, the maximum temperature at the die bearing and the peak extrusion load decrease, which indicates the possibility of increasing the extrusion speed and productivity.     

亚毫米孔径微通道铝合金管挤压成形的数值模拟

基于DEFORM-3D有限元分析平台,采用网格分步重划分的方法,实现了对微通道管成形非稳态过程的三维数值模拟,获得了成形过程模具中的金属应力和流速分布,以及模具受力情况。利用数值模拟结果,结合压力-时间判据,对焊合质量进行评估,并利用热模拟试验机模拟了挤压成形中相应温度和接触压力下的焊合过程。该文研究可对实际生产微通道管时工艺参数优化和挤压模具设计等问题提供参考。     

大口径铝管平面分流模挤压过程数值模拟

针对大口径铝管平面分流模挤压过程,分别建立了有限元法和有限体积法数值模拟的数学模型,对大口径铝管的平面分流模挤压过程进行了数值模拟,比较了2种模拟方法在大型铝型材挤压过程数值模拟中的优缺点及适用性,得出了有限体积法更适用于大变形挤压过程的结论,同时给出了挤压过程各个阶段的应力、应变的分布情况以及金属的流动规律,为大型铝型材挤压模结构的设计和工艺参数的优化提供了依据。     

铝合金空心型材分流模挤压成形全过程温度场的数值模拟

采用焊合区网格重构技术,解决包括分流与焊合过程的空心型材分流模挤压成形全过程温度场模拟问题,以一种典型大断面铝合金空心型材分流模挤压成形为实例,分析挤压速度和坯料温度对模孔出口处型材最高温度及型材横断面温度分布的影响,提出合理的坯料温度和挤压速度范围。结果表明：挤压速度对模孔出口处型材横断面温度分布不均匀性的影响较大,而坯料温度的影响较小：当挤压速度由0.6 mm/s增大到3.0 mm/s,坯料温度为500℃时,模孔出口处型材横断面上最高与最低温度的差值(最大温差)由28℃增大到60℃;而当挤压速度一定,坯料温度在480~520℃变化时,型材横断面上最大温差的变化不超过3℃。6005A型材的合理挤压条件：坯料温度520℃时,挤压速度范围为0.63~0.93 mm/s;坯料温度500℃时,挤压速度范围为0.87~1.14 mm/s;坯料温度480℃时,挤压速度范围为1.10~1.34 mm/s。     

基于UG的铝型材分流组合挤压模CAD系统建模与开发

根据铝型材平面分流挤压模的设计原理和结构特点,利用面向对象的设计思想,在系统分析和设计的基础上,捎肙MT(Object Modeling Technology,对象模型技术)方法,确定了铝型材分流组合挤压模CAD系统的整体构架.利用UG/OPEN API接口和UG/OPEN GRIP语言的功能,建立了铝型材分流组合挤压模CAD系统.实例证明,利用该系统,可以方便地设计出参数化的铝型材分流组合挤压模.     

方形管分流模双孔挤压过程中金属的流动行为

采用Deform-3D有限元软件,结合基于逆向工程的焊合面网格修复技术,建立方形管分流模双孔挤压时包括焊合过程在内的全过程的三维有限元数值模拟方法,分析分流孔的配置方案对金属流动行为、挤压力、挤压温度及成形质量的影响。结果表明:中间分流孔与位于两侧分流孔的面积比值Q1/Q2是影响金属流动均匀性、焊缝位置和制品平直度的重要因素,比值Q1/Q2为0.93～1.03时,挤出的方管平直度好;分流孔外接圆直径和挤压筒直径的比值对挤压过程中温升的影响较小,而对挤压力有一定的影响,当该比值为0.82时挤压力最小,该比值超过0.82时挤压力明显增加。     

复杂断面空心型材的双级分流模挤压过程模拟分析

对于非对称断面、大壁厚且空心的复杂断面空心铝型材,采用常规分流模挤压时很难平衡金属流速,型材挤出后经常产生弯曲或扭拧现象。为此,提出了在常规分流模前增加一级分流模,使传统的分流-焊合-成形的3个阶段变为预分流-分流-焊合-成形的4个阶段,进而达到平衡金属流速目的。研究结果表明:双级分流模比常规分流模挤压时金属流动均匀性得到了改善;各孔金属流速平均值为6.41 mm·s-1,方差为0.2511且降低了65%;挤压温度场分布均匀,温差在7~12℃之间范围内,抵消了温差不均匀的影响;焊合室内静水压力平均值约为290 MPa,模芯周围静水压力分布均匀,模芯不易发生移动。