铝型材宽展挤压数值模拟及模具参数优化

在Deform-3D分析软件平台上,以卷帘门三扇门片为例,采用有限元法对铝型材宽展挤压过程进行了数值模拟,分析了铝型材宽展挤压金属流动过程及变形规律。通过对不同导流孔尺寸宽展挤压模拟结果进行对比分析,得出导流孔中段宽度L取值为19 mm时,金属流出模孔流速均匀,能够实现平稳挤压。根据数值模拟结果设计出的宽展模具能够顺利挤出合格的型材,说明有限元数值模拟能够为宽展模具设计提供有力的技术支持。     

铝型材宽展挤压模具参数优化模型

基于MATLAB平台,提出了一种集数值模拟、BP神经网络和遗传算法为一体优化模型,用于型材宽展挤压模具结构参数优化.以FR029铝型材的宽展挤压为例,合理选择宽展模具入口宽度和出口宽度尺寸.通过有限元模拟验证,说明提出的工艺参数优化模型是行之有效和正确的,对指导型材宽展挤压模具优化设计具有重要意义.     

铝合金壁板宽展挤压的数值模拟及参数优化

在铝型材挤压模具的设计中金属流速、挤压载荷、模具应力是需要考虑的重要因素。宽展模具的结构参数（人口宽度、出口长度、宽展模的高度、模孔的尺寸）对以上因素存在显著影响。结合正交试验法,对铝合金壁板的宽展挤压过程进行数值模拟并优化模具的结构参数,为模具的设计提供了参考依据。     

宽展模设计探讨

以宽展模具的设计实例，论述了用宽展模，在小挤压机上实现宽展挤压铝型材。     

宽展挤压模具正交试验研究

宽展模具的结构参数(入口宽度、出口长度、宽展模的高度、工作带的基准长度、模孔的位置)对SDV值(流速均方差值,该值越小,挤压过程越稳定)存在影响,在模具设计中,更重要的是确定这些参数对流速均方差的影响。针对上述问题,本文在数值模拟的基础上,采用正交试验法,对铝型材产品FD-Awdd-7生产中所用的宽展模具进行了研究,在这些模具结构参数中,对挤压流速均方差有显著的影响的参数包括：宽展模的入口长度、模孔位置以及宽展模入口长度与宽展模出口长度的交互作用。     

汽车零件铝型材结构纵向焊合数值模拟与模具结构改进

针对某汽车零件铝型材结构在实际生产中出现纵向焊合不良问题,改进模具结构并利用有限元方法验证不同方案的可行性。模拟与实际应用结果表明:借助数值模拟,可准确判断铝型材挤压成型过程中纵向焊合线位置,对模具设计具有指导意义,合理布置模具分流桥,可改善铝型材的纵向焊合不良缺陷。     

第一讲 铝型材挤压模具概论

在１９９７年的讲座栏目中我们安排了“铝型材挤压模具优化设计讲座”，计划在第１期至第１２期中陆续刊出。它将较系统地讲解实心铝型材、空心铝型材、变断面铝型材、壁板铝型材挤压模具及宽展模具的优化设计方法。是本讲座作者多年来从事铝合金挤压工模具设计、制造、科研实践经验的总结。它对从事铝型材挤压生产的厂家、工程技术人员和高级技工，在努力提高模具寿命、提高挤压产品成材率的工作中都会有很大的参考价值。读者在阅读过程中如果有什么问题需与作者交流或有些什么建议，请及时与编辑部或与讲座的作者联系     

大断面铝型材的挤压模宽展分流设计

在大断面型材模具的设计过程中,如何充分利用宽展分流的设计方法,是模具成功的关键。通过实际案例介绍大断面铝型材挤压模,如何进行宽展分流设计。实践表明,本模具的设计方法对合理调整金属的分配和流速非常有效,可以充分发挥设备的潜能,降低模具成本和铝型材的生产成本。     

薄壁空心铝型材挤压过程数值模拟分析与模具结构改进

以某薄壁空心铝型材为研究对象,利用塑性成型理论设计挤压工艺和模具结构,运用数值模拟技术对型材的成型过程以及出口速度、温度分布进行模拟分析;根据数值模拟分析结果对模具结构进行改进,最终数值模拟与试模试验吻合,节省了铝型材材料、缩短了模具的设计研发生产周期,减少了试模次数,提高了生产效率和成品率。     

高温挤压变形的模拟实验研究

在传统有采用铅（Ｐｂ）物理模拟挤压实验过程中，当变形量较大时，存在网络畸变严重、分辩困难两种缺陷。本文介绍了测定模拟材料的模拟参数（ｎ、ｍ、μ），选择合理的模拟材料，进行高温挤压变形模拟实验方法。实验结果在铝型材挤压生产中得到了很好的验证。     

Mathematical model of determination of die bearing length in design of aluminum profile extrusion die

Based on the finite element simulation of profile extrusion process, the effect of local extrusion ratio, die bearing area and the distance between extrusion cylindrical center and local die orfice center on mental flow velocity was investigated. The laws of deformed metal flow on profile extrusion process were obtained. The smaller the local extrusion ratio, the faster the metal flow velocity； the smaller the area of die bearing, the faster the metal flow velocity； the smaller the distance of position of local die orifice(the closer the distance of position of local die orifice from extrusion cylindrical axis), the faster the metal flow velocity. The effect of main parameters of die structure on metal flow velocity was integrated and the mathematical model of determination of die bearing length in design of aluminum profile extrusion die was proposed. The calculated results with proposed model were well compared withthe experimental results. The proposed model can be applied to determine die bearing length in design of aluminum profile extrusion die.     

三维粘弹性异型材气辅挤出成型过程的数值模拟研究

在挤出成型中,聚合物粘弹特性与过程参数波动的耦合作用会产生波动的离模膨胀,使得生产尺寸精确且形状复杂的聚合物异型材在工程上仍是一项技术挑战。文章提出了一种高效节能,且能消除离模膨胀,实现异型材尺寸精确自动控制的新型聚合物异型材气辅挤出成型工艺,并基于建立的描述其成型过程的三维等温粘弹性理论模型和稳态有限元数值算法,通过有限元数值模拟,系统研究了聚合物异型材气辅口模挤出成型过程的机理。通过与传统异型材挤出成型对比分析,揭示了聚合物异型材气辅口模挤出成型工艺消除离模膨胀和翘曲变形的机理。研究结果表明,异型材气辅挤出成型离模膨胀率,随进口流量的增加而不变,这为实现挤出的高速化生产的实现提供了技术前提条件。此外,随着松弛时间的增大,口模出口附近气辅段的第一法向应力差增加,从而导致离模膨胀和两侧壁向内的翘曲变形均增大。     

基于UG的铝型材挤压分流模设计KBE系统

结合铝型材挤压特点,将KBE系统引入型材挤压分流模设计中,在基于知识工程的铝型材挤压分流模智能设计系统框架内,将铝型材挤压分流模设计知识通过UG系统用户界面实现同分流模几何特征构建的搭接。系统是以UG NX为CAD/CAE开发平台,以VC++、UG/API、UG/GRIP等为编程开发语言环境,以工程实际经验及专家知识为分流模设计指导,并综合运用UG多种二次开发手段开发各个功能模块,包含零件管理信息、材料分析、截面特征、挤压工艺参数确定、模具结构设计、模具强度校核以及模具其他尺寸设计。系统的开发是KBE与CAX系统融合的一次有益尝试,对于挤压分流模KBE及计算机辅助设计具有积极的推广作用。     

型材挤压过程三维弹塑性有限元模拟

阐述了有限变形弹塑性有限元基本原理并给出有限元列式。基于ＡＮＳＹＳ软件平台,对壁板型材挤压过程进行了三维有限元模拟和分析,获得了型材挤压过程的位移场、应变场、应力场。对实际型材挤压中工艺参数选择和模具结构尺寸的修正起到了重要指导作用。     

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。     

型材挤压模工作带长度设计计算的数学建模

本文采用有限元方法 ,以型材挤压过程的有限元模拟为基础 ,研究了局部挤压比、挤压带面积和模孔距离对金属流动速度的影响 ,获得了型材挤压过程的变形流动规律。并综合主要模具结构参数对金属流动速度的影响 ,建立了铝型材挤压模模孔工作带设计计算的数学模型。选择实际型材零件按本文推导的公式设计了工作带长度 ,并与实验进行了验证 ,结果表明挤压效果良好。该公式可用于铝型材挤压模工作带长度设计计算     

工艺参数对铝型材挤压变形规律的影响

通过引进一个反映金属流速不均衡性的参数———流速均方差 ,有效地控制型材挤压成形时金属流动的不均匀性。采用有限变形弹塑性有限元方法 ,对不同挤压参数 (挤压比、摩擦因子 )下铝型材挤压过程进行了数值模拟研究 ,获得了挤压压力、流速均方差和型材件内部应力应变场随挤压参数变化的规律 ,为铝型材挤压工艺参数优化提供了理论参考。     

角铝型材挤压过程的数值模拟

采用大变形弹塑性有限元理论,对角铝型材挤压过程进行了数值模拟,分析了型材挤压过程中各阶段的网络畸变情况,给出了挤压变形时的流速、应变和应力分布,揭示了造成异型型材挤压时出现扭拧、波浪和弯曲等缺陷的重要原因是变形体内存在一个涡流场,模拟结果为正确地设计型材挤压模具和工艺参数的选择提供了可靠依据。     

Isothermal extrusion speed curve design for porthole die of hollow aluminium profile based on PID algorithm and finite element simulations

The isothermal extrusion process of hollow aluminium profile was investigated using incremental proportional–integral–derivative (PID) control algorithm and finite element simulations. The range of extrusion speed was determined by considering the maximum extrusion load and production efficiency. By taking the optimal solution temperature of the secondary phase as the target temperature, the extrusion speed–stroke curve for realizing the isothermal extrusion of the aluminium profile was obtained. Results show that in the traditional constant extrusion speed process, the average temperature of the cross-section of the aluminium profile at the die exit rapidly increases and then slowly rises with the increase in ram displacement. As the extrusion speed increases, the temperature difference at the die exit of the profile along the extrusion direction increases. The exit temperature difference between the front and back ends of the extrudate along the extrusion direction obtained by adopting isothermal extrusion is about 6.9 °C. Furthermore, the heat generated by plastic deformation and friction during extrusion is balanced with the heat transfer from the workpiece to the container, porthole die and external environment.     

基于曲面重构技术的塑料异型材挤出模具制造技术研究

研究基于曲面重构技术的塑料异型材挤出模具制造技术。采用三角网格法对塑料异型材挤出模具机颈段数据进行测头半径补偿;采用基于3个基准点的对齐方法进行直接对齐;基于扫掠造型方式进行曲面重构。经试验验证:采用曲面重构技术进行挤出模制造,缩短了挤出模具的开发周期,提高了模具质量。反求工程技术为国外先进模具的设计制造国产化提供了重要手段,为企业异型材模具设计与制造提供参考。