基于HyperXtrude的挤压工艺参数对模具力学行为的影响北大核心CSCD

以7004铝合金空心型材为研究对象,根据初始设计方案利用三维建模软件UG建立分流组合模的几何模型,运用基于ALE算法的HyperXtrude虚拟试模软件对铝型材挤压成形过程进行数值模拟,分析了挤压模具的力学行为,并通过实验验证了仿真结果的准确性。以挤压速度、棒料加热温度、挤压筒预热温度、模具预热温度为研究对象,探索各挤压工艺参数对模具力学行为的影响,以达到降低模具受力,进而提高模具寿命的目的。结果表明:随着挤压速度的升高、棒料加热温度的降低以及挤压筒预热温度的降低,模具的最大等效应力逐渐升高;模具预热温度对模具的最大等效应力影响较小。最终,在改进后的挤压工艺参数组合下,上模的最大等效应力为998.4 MPa,下模的最大等效应力为582.7 MPa,均低于H13模具钢的屈服强度,通过挤压实验证明了改进后挤压工艺参数的合理性,可为同类型的铝型材挤压成形提供参考。     

铝型材挤压分流模工况分析及其受力变形研究现状

通过对铝型材挤压分流模工作状况的分析,说明其在复杂的工况下会发生一定的变形,尤其是模芯部分,这不仅降低了产品的尺寸精度和表面质量,也降低了其寿命.介绍了国内外应用有限元方法对铝型材挤压过程研究的状况,提出了对铝型材挤压过程中分流模的变形进行有限元数值模拟研究的思路,为模具的科学、合理设计提供依据,以达到提高产品尺寸精度,提高模具寿命的目的.     

半空心铝型材保护导流式分流模结构

介绍了半空心铝型材挤压模的研究现状,分析了针对半空心铝型材的5种模具结构,包括整体式平模、镶嵌式分流模、遮盖式分流模、吊挂式分流模和切割式分流模。提出了一种新的半空心铝型材挤压的保护导流式分流模具结构,结合具体实例,介绍了这种保护导流式挤压模结构,详细分析了这种结构的组成和参数选择,主要包括分流孔的设计、挤压机能力的选择、分流桥的结构、应力间隙和工作带的选择,并给出了模具强度校核方法。根据挤压结果,与传统平面模、切割式分流模进行了对比。结果表明,这种新型模具结构简单、便于加工,可显著提高模具强度和寿命。     

挤压速度和摩擦状态对铝型材挤压过程的影响

挤压速度和摩擦状态是铝型材挤压过程中的重要工艺条件,对挤压产品的质量、挤压力、模具寿命和生产率等具有直接影响。文章以一异型铝型材挤压件为例,采取塑性剪切摩擦模型,使用3种挤压速度和6种摩擦因子的不同组合分别进行挤压过程数值模拟,得到不同参数下模具受力、挤压件温度分布变化及材料流动速度的变化等情况,研究讨论了挤压速度和摩擦状态对铝型材挤压过程的影响规律。研究结果为挤压生产实践提供了一定的理论指导与参考。     

一种半空心铝型材一模四孔保护式分流模结构

介绍了一种针对半空心铝型材的一模四孔保护式挤压模结构。详细描述了这种新的结构的有关参数的确定,主要包括模具结构的组成、分流孔的设计、下模焊合室结构与工作带的选择等。新的结构打破了传统的由二件组成的结构,而采用了由三件组成的形式。介绍了模具强度的校核方法。并根据挤压结果,对传统的普通分流模、单孔切割式分流模、一模双孔切割式分流模和新的一模四孔保护式分流模结构进行了比较。这种新的一模四孔分流模结构具有结构简单、便于加工的特点。实践表明,这种挤压半空心型材新的一模四孔分流模结构,可以大幅度提高挤压机的挤压生产效率,并可显著提高模具的寿命,挤压的铝型材尺寸精度高,表面光亮,是一种值得推广的结构。     

一种大型扁管铝合金挤压模结构的改进

介绍了传统大型扁管铝型材挤压模过早失效的原因。详细分析了传统大型扁管铝型材挤压模的结构特点。通过实际例子,提出了一种新的模具结构,阐述了这种模具结构的组成要素,说明了主要结构参数的选择,描述了新模具结构的特点,这种结构的金属分流方式可以大大降低挤压力。通过对新旧模具结构的使用结果对比,表明新的模具结构具有明显优势,能大大提高模具的寿命,值得推广。     

一种挤压半空心铝型材的遮盖式一模双孔分流模的结构

提出了一种针对半空心铝型材采用遮盖式一模双孔的挤压模结构。通过实际例子,详细介绍了这种模具结构有关参数的选择。主要包括挤压机能力的选择,模孔布置、分流孔设计、下模焊合室结构和工作带的选择。介绍了模具强度的校核方法。将传统的平面模、单孔分流模与这种新的遮盖式双孔模的实际挤压结果进行了对比。这种新的模具结构简单、容易加工。实践表明,采用这种新的一模双孔挤压模结构可显著提高模具的寿命、提高铝型材生产效率和降低成本,所得型材尺寸精度高、表面光亮,是一种值得推广的的模具结构。     

铝型材分流模挤压压力中心的确定

介绍铝型材分流模挤压压力中心确定的基本原则,指出了确定压力中心对调整金属流速和提高模具强度的作用,并介绍了确定压力中心的5种方法。实践表明,这些方法适用范围广,能有效确定分流模挤压压力中心。     

椭圆形类铝型材挤压模优化设计

根据生产实际中存在的问题,以调节挤压型材金属流速和流量为目标,应用有限元模拟技术,对椭圆形铝型材挤压模分流桥部位结构进行了优化,在降低挤压力、提高模具强度、平衡金属流速等方面都取得了显著效果,该方法对铝型材挤压模设计具有重要的指导意义。     

一种半空心铝型材嵌入保护式分流模结构

提出了一种针对半空心铝型材挤压的嵌入保护式分流模结构。这种结构是由三件组成的分流模,有别于传统的二件式结构。介绍了这种新的模具结构组成要素,主要是在上模和下模都设计了假的模芯。详细描述了这种结构有关参数的选择,包括上模结构、分流孔设计、配合间隙的确定、下模模芯尺寸的确定以及焊合室与工作带的选择等。并对三种模具的挤压结果进行了比较。结果表明:这种三件组合镶嵌式保护式分流模结构具有明显优势,可以大大提高模具的寿命,是一种值得复制推广的模具结构。     

Investigation on Effects of Die Orifice Layout on Three-Hole Porthole Extrusion of Aluminum Alloy 6063 Tubes

Currently, with the increasing demand of high production output, much attention is paid to the research and development of multi-hole extrusion die. However, owing to the complexity of multi-hole porthole extrusion technology, it has not been applied widely in practice for the production of aluminum profiles, especially for porthole die with an odd number of die orifices. The purpose of this study is to design a three-hole porthole die for producing an aluminum tube and to optimize the location of die orifices based on computer-aided design and engineering. First, three-hole extrusion dies for different locations of die orifices are designed. Then, extrusion processes with different multi-hole porthole dies are simulated by means of HyperXtrude. Through numerical simulation, metal flow, temperature distribution, welding pressure, extrusion load, and die stress, etc. could be obtained, and the effects of the location of die orifices on extrusion process are investigated. With the increasing distance between die orifice and extrusion center (described as eccentricity ratio), metal flow becomes nonhomogeneous, and twisting or bending deformation of profile occurs, but the welding pressure rises, which improves the welding quality of profiles. However, the required extrusion force, billet and die temperature, die displacement, and stress induce no significant changes. In comparison with the extrusion force during single-hole porthole extrusion, there is 18.5% decrease of extrusion force during three-hole porthole extrusion. Finally, design rules for this kind of multi-hole extrusion dies are summarized.     

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。     

空心铝型材分流组合挤压模CAD系统开发

利用面向对象的设计思想,采用对象模型技术(object modeling technology,OMT)方法,确定了铝型材分流组合挤压模CAD系统的整体构架。用UG/OPEN API接口和UG/OPEN GRIP语言的功能,开发了空心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。用有限体积法模拟铝型材挤压过程,分析金属流动、应力的变化,为优化挤压模结构提供依据。     

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.     

FE analysis of extrusion defect and optimization of metal flow in porthole die for complex hollow aluminium profile

To solve the defects of bottom concave appearing in the extrusion experiments of complex hollow aluminium profiles, a 3D finite element model for simulating steady-state porthole die extrusion process was established based on HyperXtrude software using Arbitrary Lagrangian–Eulerian (ALE) algorithm. The velocity distribution on the cross-section of the extrudate at the die exit and pressure distribution at different heights in the welding chamber were quantitatively analyzed. To obtain an uniformity of metal flow velocity at the die exit, the porthole die structure was optimized by adding baffle plates. After optimization, maximum displacement in the Y direction at the bottom of profile decreases from 1.1 to 0.15 mm, and the concave defects are remarkably improved. The research method provides an effective guidance for improving extrusion defects and optimizing the metal flow of complex hollow aluminium profiles during porthole die extrusion.     

多腔壁板铝型材挤压过程模拟与模具设计

以典型的多腔壁板铝型材为例,应用Pro/E建立了分流组合模的几何模型,利用锻造专用有限元软件对多腔壁板铝型材挤压过程进行了数值模拟,并对多腔壁板铝型材挤压模设计以及挤压过程数值模拟中的关键问题进行了研究,以期提高模具设计质量和效率,实现模具开发的高质量、低成本、短周期。