挤压模具的数字化设计与数字化制造

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1、挤压模具的数字化设计与数字化制造张志豪*通讯作者：张志豪，副教授，010-62332253，ntzzh2279@163.com，谢建新（北京科技大学新材料技术研究院，北京100083）摘要:本文介绍了基于数字仿真技术的挤压模具数字化设计、结构优化、产品质量预测的实现方法，以及挤压模具数字化制造的加工工艺。挤压模具数字化设计的目的是提供模具的几何、拓扑信息和挤压成形的工艺信息，其核心技术是数字化建模与数字化仿真。数字化仿真技术在挤压过程金属流动行为分析、模具结构优化、型材成形质量预测等方面已取得了良好的应用效果。采用基于仿真技术的虚拟试模方法，是实现挤压模具的“零试模

2、”有效途径，也是形成新设计思路和设计方法的重要技术手段。大量采用CNC加工、热处理和表面处理系统是挤压模具数字化制造的主要特征。实现CAD、CAM和CAE的有效结合，提高复杂多孔空心型材挤压模具的制造技术水平，是我国挤压模具数字化制造的重要发展方向。关键词:挤压模具；数字化设计；CNC加工；数值模拟中图分类号：TG375.4文献标识码：A文章编号：DigitalDesignandManufactureofExtrusionDieZhangZhi-hao,XieJian-xin(InstituteforAdvancedMaterialsandTechnology，Un

3、iversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，PRChina)Abstract:Thearticleintroducedthediedigitaldesign,optimizationandproductionqualityforecastofextrusion,andtheprocessesofdiedigitalmanufacture.Theauthorspointedoutthat,theaimsofthedigitaldesignofextrusiondiewereprovidinggeometrya

4、ndtopologyinformationofthedie,aswellastheprocessinformationofextrusionpractice.Thecoretechnologiesofthedigitaldesignweredigitalmodelinganddigitalsimulation.Digitalsimulationwasappliedinanalyzingmetalflowingbehaviors,dieoptimization,andproductionqualityforecastofextrusion.Usingvirtualex

5、trusionbasedondigitalsimulationwasaneffectivewaytoachieve“withoutdietest”ofextrusiondie,andalsowasanimportantplatformfordevelopingnewdesignideasandmethods.ThefeatureofdigitalmanufactureofextrusiondiewasthewideapplicationofCNCprocessing,heattreatmentandsurfacetreatment.Improvingthemanuf

6、acturelevelofextrusiondieswithcomplicateandmulti-orificestructurethroughcombiningCAD,CAMandCAEeffectively,wasthekeydevelopmentdirectionoftheextrusiondiedigitalmanufactureindustryatthecurrentstageofourcountry.Keywords:Extrusiondie;Digitaldesign;CNCprocess;Numericalsimulation1前言模具设计制造是挤压

7、生产的核心技术，对于铝合金型材挤压，模具成本可占挤压成本的30%~40%，对于某些钛合金、钢铁材料挤压，模具成本可达生产成本的50%[1]。12传统的铝合金型材挤压模具设计主要依据工程类比和模具设计者的个人经验，模具设计加工完成后需经多次试模和修模才能保证其顺利投入使用，导致挤压产品质量稳定性和一致性差、模具使用寿命较短，甚至造成企业停工待模，影响正常生产。随着挤压产品在航空航天、轨道交通、国防军工等领域应用范围的扩大，挤压产品不断向精密化、大型化、断面形状复杂化、产品性能均匀化发展，传统的挤压模具设计方法已经很难满足挤压生产的高效率、高产品附加值的实际需求，改