基于HyperXtrude的空心异型铝型材挤压模具结构优化

以空心异型铝型材为例,用Pro/E软件建立了分流组合模的几何模型。运用拉格朗日-欧拉算法Hyper Xtrude有限元软件对空心异型铝型材挤压成形过程进行了数值模拟,提出空心异型铝材挤压模具优化的三步骤:调整分流孔尺寸、增设阻流坎、优化工作带。它有效解决了初始模具中速度分布不均的问题。最后得出最优方案,可以保证产品的质量更好。     

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。     

高电位Mg-Mn牺牲阳极挤压模具设计和工艺研究

本文设计了高电位Mg-Mn牺牲阳极挤压模具,研究了挤压工艺参数对阳极表面成形和电化学性能的影响。挤压模具的主要设计参数为:3孔中心对称分流,分流孔具有锥度,分流孔的始端分流比为16,尾部的分流比为27.5,分流桥的中心设置钢芯挤出孔,焊合室的形状为圆柱形,焊合室的高度为30 mm,定径带长度为25 mm。试验结果表明,所设计的平面分流模具能够满足挤压内部镶嵌钢芯Mg-Mn牺牲阳极的要求。Mg-Mn阳极的挤压比在3.25~29.15范围内时,阳极表面质量良好,形状误差满足阳极的使用要求。挤压变形使杂质相分布更均匀,降低了阳极不均匀腐蚀的程度,使阳极的电流效率和开路电位相对于铸态阳极显著提高。     

铝合金型材分流模挤压过程焊合行为的研究进展

空心铝合金型材分流模挤压过程中,不可避免地会在整个型材长度上形成若干条纵向焊缝,焊合质量的优劣对型材的整体力学性能影响很大。综述了铝合金型材分流焊合行为及其机理的研究进展,介绍了焊合室、分流孔、分流桥、工作带等模具结构和挤压速度、棒料温度等工艺参数对焊合质量的影响规律,总结分析了现有K准则、Q准则、J准则及其对焊合质量的预测方法,阐述了铝合金分流焊合机理及其微观组织演变规律。最后,展望了铝合金型材分流焊合挤压过程的研究方向,指出应在复杂大断面铝合金型材焊合质量控制、铝锂合金挤压过程焊合行为等方面加强相关研究。     

半空心铝型材一模四孔切割式分流模

介绍了一种半空心铝型材一模四孔分流模结构。为了保证模具的强度,采用分割式分流模结构,改变了传统的分流模的结构组成,增设了前置分流板。详细介绍了一模四孔分流模结构的参数选择,主要包括挤压机能力、模孔的布置、分流孔的设计、下模焊合室和工作带等。根据挤压结果,对普通的分流模和一模四孔分流模结构进行了对比。实践表明,这种针对半空心型材的一模四孔分流模具可以大幅提高挤压机的效率和降低生产成本。     

空心铝型材蝶形模设计与挤压过程有限元数值模拟研究

针对空心铝型材挤压件,采用传统分流组合模具和蝶形模2种设计方案,分别建立三维设计模型,结合常规等速挤压工艺参数,使用有限元数值分析软件Hyper Xtrude分别对2副模具的型材挤压过程进行有限元数值仿真模拟,同时运用软件的优化设计功能对2副模具的工作带分别进行优化设计。分析、比较铝合金金属在模具型腔内流动变形的形态、压力、速度以及模具结构内部应力、弹性变形等参数。结果表明:采用蝶形模挤压成形空心型材时,金属的流动及变形较传统模具挤压时更均匀,分流桥上端流动死区减小,挤压压力曲线平稳,模具的等效应力分布更均匀,延长了模具的使用寿命,提高了生产效率和合格率、降低了生产成本,提高了经济效益。     

铝材长方形空心管挤压过程数值模拟与模具结构优化设计

对AA1100铝材长方形空心管的挤压过程使用数值分析软件SuperForge进行数值模拟。在挤压生产中,金属流出工作带时的流速均匀性是得到高质量型材的关键。在挤压生产中通常采用几种方法修改模具,消除流速不均,例如修改分流孔的大小、形状和位置分布,修改工作带长度和焊合室形状尺寸等。本文通过数值模拟发现在长方形空心管挤压的初始模具设计中型材截面流速不均匀,造成端面不平。对此,提出了三种模具修改方案,并分别对其进行了数值模拟,经过分析比较确定了最佳模具设计方案,由此方案可以生产出合格的挤压件。     

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     

长悬臂类空心铝型材挤压过程数值模拟及模具结构优化

以典型的长悬臂类空心铝型材为例,采用CAE软件模拟其挤压过程。分析挤压稳定阶段下的分流孔入口、出口和型材出口截面金属流速分布差异,对分流孔、焊合室设计和模孔工作带高度分布进行改进,最终使型材出口截面金属流速差从101.57 mm·s-1大幅度降至14.50 mm·s-1,有效消除了初始方案中模具结构设计的不合理部分,有利于获得高精度的型材外观尺寸,为下一步优化工艺参数创造良好条件。通过分析挤出型材料头的变形情况发现数值模拟结果与生产试模结果大体吻合,从而证明了分析CAE软件仿真结果提出的2次优化方案可为该类铝型材挤压模具结构设计提供参考。     

模具结构对复杂断面铝合金型材挤压变形的影响

为了获得高质量表面、高精度尺寸的复杂断面铝合金挤压产品,采用数值模拟对挤压成型过程进行了分析。通过对模具的结构优化,包括调整分流孔面积、各分流孔与挤压筒的中心距离、改变宽展角度,复杂断面空心型材分流模各分流孔及焊合面的金属流速获得合理匹配;通过数值仿真,全面获得了金属流动变形规律,预测了产品成形质量,有助于优化模具结构和挤压工艺。     

铝型材挤压模工作带优化

基于MATLAB平台，将BP神经网络、遗传算法和数值模拟技术应用于铝型材挤压模具参数优化设计。采用三层BP神经网络建立型材挤压模具的数学模型，由正交实验法安排模拟实验组合，采用有限元软件进行挤压过程的数值模拟，并以具有不同工作带尺寸的挤压模具中金属流出模口平面上的Z向质点流速均方差作为模型目标值，将模拟结果作为神经网络的输人样本对训练网络并建立网络知识源，通过遗传算法求得模型的全局优化解；最后通过有限元数值模拟技术验证并比较优化所得工作带与经验法确定的工作带对金属流动均匀性的影响。数值模拟结果表明，本研究对挤压模具工作带的优化是有效的。     

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.     

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。     

基于有限体积法的异形空心型材挤压模具设计

采用有限体积法,对异形空心铝合金型材挤压过程进行数值模拟,得到了挤压过程中材料流动速度场、应力场、应变场、温度场和挤压力的分布规律。以数值模拟结果为依据,针对模具设计存在的问题提出了解决方案,并通过分析得到了模具的最佳设计方案。结果表明：对于薄壁、结构复杂的异型空心型材,挤压模具设计的关键是合理地分配金属流量和平衡金属的流动速度。     

新能源汽车电池架空心铝型材挤压模设计

针对新能源汽车电池架空心铝型材,设计分流挤压模,结合有限元模拟技术获得铝型材挤压过程中铝合金的流动速度分布情况。分析模拟得到的数据,针对铝合金挤出速度的不均匀性,对模具的芯模结构提出改进方案,改进后的模拟结果显示型材出口处金属流速均匀,试模试验与有限元模拟结果相符,为相关型材的模具结构设计和改进提供了指导。     

Extrusion of 7075 aluminium alloy through double-pocket dies to manufacture a complex profile

Low-temperature incipient melting and high deformation resistance of aluminium alloy AA7075 place extraordinary demands on extrusion die design and process optimization, especially when the shape of the extrudate is complex. The present case study was aimed at combining the considerations on die design and process optimization for the alloy to manufacture a complex solid profile with large differences in wall thickness, by means of 3D FEM simulation and experimentation instead of the traditional trial and error approach. The effects of die bearing length and extrusion speed on extrudate temperature and extrusion pressure were predicted. The results of the simulations clearly indicate that for AA7075 extrusion speed has a strong effect on extrudate temperature and the latter largely determines the surface quality of the extruded profile. A longer die bearing allows more heat to dissipate from the extrudate to the colder die and leads to a greater extrudate dimensional accuracy. The effects of die bearing length and extrusion speed on extrusion pressure are however insignificant. Thus, the extrusion throughput is mainly limited by the extrudate temperature rather than extrusion pressure. The case study demonstrates that 3D FEM simulation is a viable predictive tool for both die design and process optimization and the approach is applicable to the extrusion of other alloys for any other extrudate shapes.     

ANSYS二次开发在铝型材挤压中的应用

通过系统集成和二次开发，建立了其于UG和ANSYS的铝型材挤压模CAD／CAE／CAM系统，并对分流组合模进行了CAD／CAE／CAM研究，有效提高了模具设计制造效率。     

A physical simulation of longitudinal seam welding in micro channel tube extrusion

Micro channel tube is a newly developed type of aluminum profiles with sub-millimeter-diameter ports in the cross-section designed for heat transfer enhancement. Micro channel tube is formed with porthole extrusion die, and the longitudinal seam welding problem is the key issue related to both the design of the delicate mandrel in the extrusion die and the pressure bearing capacity of the tube. This paper proposes a novel method to evaluate the seam welding strength of the micro channel tube at the stage of extrusion die design. First, a finite element (FE) simulation of the tube extrusion process is performed for the seam welding conditions in the die chamber and effect of the welding chamber height on hydrostatic pressure. Then, a thermo-mechanical experiment is carried out for a quantitative relationship between the welding strength and the weld condition parameters. Combining this relationship to the numerical results, the welding strength under different die design can be evaluated. Pressure bearing tests on the tube prove the reliability of this evaluation method. This study quantitatively connects the seam welding strength of the profile to the extrusion die parameters, which is helpful for optimizing the design of the extrusion process.