铝型材矩形管挤压模具的参数优化设计

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1、摘要摘要目前，CAD／CAE技术作为能缩短产品开发周期的得力工具，被越来越频繁地引入了产品的设计与生产各个环节，以节省人力、物力与时间，铝合金型材的挤压工艺也不例外．本文首先论述了平面分流组合模具的设计原则．简单介绍了刚粘塑性有限元理论、有限元应用软件DEFORM*3D以及金属流速的判据，分析了基于【

2、霉∞gi∞力学描述模型的有限元法模拟分流焊合的不足，并寻求AIE有限元(即基于Arbitrm7L丑掣∞gi∞．BlⅫan力学描述模型的有限元)方法来进行稳态过程的模拟以得到有效的分析数据；文章还从工艺、几何等方面系统讨论了影

3、响挤压金属流动、应力应变及温度分布的因素来作为模具设计优化的参考条件；最后本文以A16063矩形管型材的热挤压为研究对象，通过整合实际设计经验并考虑塑性成形影响因素，利用vC语言建立了A16063矩形管型材平面分流挤压模设计模型，通过输入管材截面参数得到模具设计参数，然后通过三维造型软件Pfo，Engin∞吨q建了该模具实体造型，并利用刚粘塑性有限元仿真软件DEFORM03D采用Ia舯ngiⅫ有限元法和ALE有限元法进行了挤压过程的数值模拟．从模拟结果中清楚地获得了挤压过程中的挤压力行程曲线、应力应变分布以及各处的金属流速

4、情况，便于掌握金属流动规律，从这些分析结果入手对模具进行了更进一步的优化，实现了对铝型材矩形管挤压模具准确快速的设计．本文对长宽不等的矩形管材用ALE有限元法进行挤压过程的稳态仿真模拟，有效避免了L丑争Ⅻgi∞有限元无法处理分流坯料的焊合问题，此模拟只是分析挤压到达稳定阶段的情况，因为挤压过程大部分时间处于这种状态，这对于模具设计来说更有代表性．关键词：平面分流组合模；矩形管；Ia臼Ⅲgian有限元；AI卫有限元；数值模拟：金属流动；稳态东南大学硕上学位论文ABSTRACTNowadays，theapplicationof

5、aluminumalloyprofilehasbecomemoreandmorepopularinvariousaspects．Increasingattentionisbeingpaidtotheextrudingmethodbecausethroughwhichitcallmakemostu∞ofmetalmaterialsandleadtohighefficiency．Traditionally，intheprocessofaluminumalloyextrusionitdependsalotontechnicaIe

6、xperienceandtrial-and—error,thusitinevitablycausesalotofwasteinlaborandmaterialresources．However，withmoreandmoreextensiveuseofthesoftwareofCAD／CAEintheproductionprocessthisproblemcouldberesolvedtosomeextent．Theyarefirstdiscussedinthispaperthatthedesignprinciplesof

7、theportholedieandbrieflyintroducesthevisco-plasticfniteelementtheory．finiteelementsoftwareofDEFoRM．3Dandmetalflowcriterion．itpointsoutthefiniteelementmethod’sdeficiencyinweldingsimulationbasedonLagrangianmechanicdescri【vionmodelandSeeksALEfinitedementmethodfitisba

8、sedonmbitraryLagrangian-Eulerianmechanicdescriptionmodel)forsteady—stateprocesssimulationtogeteffectiveresults．Italsosystematicallydiscussedhowtechnicsorgeometryfactorsinfluencingthemetalflow，stress，strainandtemperaturedistributions，whichcallbecomereferencesfordie

9、optimization．FinallyittakestheprofileextrusionofA16063rectangularhollowpipe∞theresearchthemeandbuildsuparapiddesignmodelforA16063rectangularhollowpipeex