铝合金空心型材挤压截面内凹变形有限元分析及模具结构优化设计

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1、铝合金空心型材挤压截面内凹变形有限元分析及模具结构优化设计王震虎何芯李落星湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖摘要:截面变形是复杂空心型材挤压过程中经常遇到的难题，实际生产中需通过反复试模、修模才能得到合格的产品。针对6063铝合金空心型材截面内凹问题，釆用数值模拟方法获得了挤压过程中不同方向上的金属流速及模具焊合室内不同高度的压力分布，分析与讨论了产生缺陷的原因，并优化了模具结构。模拟仿真结果表明，添加阻流块后挤压过程中型材不同位置和不同方向上的流动速度更加均匀，挤出型材向内凹的现象得到改善。实测结果显示，采用改进后的模具结构，挤

2、压型材最大内凹量减小为0.15mm,可以满足实际应用要求。关键词：铝合金空心型材;截而变形;挤压;内凹;数值模拟；模具结构;作者简介：王震虎（1986-），男，博士研究生E-ma订:18216229991@163.com作者简介：李落星（1969-），男，博士，教授E-ma订:llxly2000@163.com收稿日期：2017-06-24基金：国家自然科学基金资助项目（1664252,51475156）FEanalysisanddiestructureoptimizationdesignonconcavedistortionofextru

3、sionsectionforaluminumalloyhollowprofileWangZhenhuHeXinLiLuoxingStateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufactureforVehicleBody,HunanUniversity;Abstract：Sectiondistortionisadifficultproblemencounteredintheextrusionprocessofcomplexhollowprofile,andtherepeateddietryoutandmodi

4、ficationwererequiredtogetqualifiedproducts.Fortheconcavedistortionofacomplexthin-wal1edhoilowprofile6063aluminumalloy,themetalflowbehaviorindiffcrcntdircctionsandthepressuredistributionsfordifferentheightsinweldingchamberwereobtainedbyFEmethod.Then,thecausesforsectioncolla

5、psewereanalyzed,andthemoldstructurewasoptimized.ThesimulationresuItsshowthattheflowspeedsofmaterialatdifferentpositionsanddirectionsaremoreuniformintheextrusionprocessofprofileafteraddingarestrietivcblock,andtheconcavedistortionintheextrusionprofileismodified.Theexperiment

6、resultsshowthatthemaximunconcaveamountoftheextrudedprofileisreducedto0.15mmbyadoptingtheimproveddiestructure,anditcanmeettherequirementsofpracticalapplications.Keyword：aluminumalloyhollowprofile;sectiondistortion;extrusion;concave;numericnlsimulation;diestructure;Received：

7、2017-06-24在空心型材挤压过程中，型材横截面形状越复杂，挤压过程金属流动不均匀性越显著，型材在出模孔各处流速大小不一，造成挤出型材有弯曲、褶皱及开裂等问题，既对型材质量产生了不良影响，同时也缩短了模具的使用寿命。应用数值仿真技术，对空心型材挤压过程进行模拟，可以观察到挤压过程中材料的流动，获得挤压过程中坯料体内的应变量、温度和流变速率等热物理量，同时可观测挤压过程中挤压力、挤压工具温度等工艺参数的变化。基于数值模拟技术模拟空心型材挤压过程，在一定程度上可以预测挤压过程屮可能出现的产品缺陷，而后通过对模具结构以及工艺参数进行优化，使挤

8、出型材达到使用要求。同时，数值模拟技术可以在一定程度上缓解传统挤压过程中反复试模与修模过程，降低材料浪费和人员占用率，提高产品竞争力。目前，国内外研究者基于有限元模拟技术，对模具