采取 HyperXtrude的鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)仿真實(shí)戰(zhàn)

1 概述

近些年 來(lái)，跟著 我國(guó)鋁加工手藝 的成長(zhǎng) ，鋁型材的運(yùn)用 愈來(lái)愈 普遍 ,構(gòu)造 也趨于年夜 型化和復(fù)雜化，驗(yàn)收要求也愈發(fā)的嚴(yán)厲 。模具設(shè)計(jì)是鋁型材出產(chǎn)的最首要 環(huán)節(jié)，而模具的成功與否很年夜 水平 依靠 設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，而且還要經(jīng)由 試模來(lái)驗(yàn)證模具設(shè)計(jì)的公道 性。當(dāng)模具在試模進(jìn)程 泛起 與設(shè)計(jì)者預(yù)期紛歧 致的時(shí)刻 ，只能對(duì)模具點(diǎn)竄 再進(jìn)行試模。而操縱較量爭(zhēng)論 機(jī)仿真手藝 可以到達(dá) 縮短設(shè)計(jì)周期，削減 試模次數(shù)的目的。本文針對(duì)一截面較復(fù)雜的鋁型材模具，采取 Altair公司的HyperXtrude專業(yè)鋁型材仿真軟件，闡發(fā)了該模具在擠壓進(jìn)程 中可能會(huì)碰到的問(wèn)題，并按照成績(jī)對(duì)模具做對(duì)應(yīng)的點(diǎn)竄 。

2 鋁型材實(shí)例闡發(fā)

下圖所示鋁型材是需要做摹擬 的鋁型材截面，從圖1中可以看出該類鋁型材截面的懸臂較多，兩個(gè)空心之間毗連的橫邊較長(zhǎng)且壁厚不均，在擠壓時(shí)輕易 引發(fā) 年夜 面不屈 、偏壁、開(kāi)收口等一系列缺點(diǎn) ，嚴(yán)重的會(huì)發(fā)生 起海浪 不成型的環(huán)境，如許 就在模具設(shè)計(jì)上帶來(lái)必然 的難度，之前幾套外廠模具均試模8到9次并經(jīng)由 修模工頻頻 修模才及格 。

圖1鋁型材截面

3 設(shè)計(jì)方案與仿真模子 的設(shè)立建設(shè)

鑒于以上幾個(gè)身分 ，設(shè)計(jì)人員連系 本身 的經(jīng)驗(yàn)，得出以下設(shè)計(jì)方案，如圖2所示（圖3為該模具的三維模子 ）：

圖2鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)方案

圖3鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)三維模子

按照三維設(shè)計(jì)設(shè)立建設(shè)的擠壓仿真闡發(fā)模子 ，如圖4所示：

圖4 仿真闡發(fā)模子

4 仿真摹擬 成績(jī)及成績(jī)闡發(fā)

利用 HyperXtrude軟件進(jìn)行仿真闡發(fā)后獲得 的成績(jī)以下 ：

A．速度云圖

圖5 擠壓速度云圖

B．小模芯橫向（X標(biāo)的目的）的偏移：

圖6

從圖中可以看出閣下 兩模芯各向外平均 地偏了0.3-0.4mm，申明 該設(shè)計(jì)模芯周邊的孔分派 流量適合 ，模芯不至于偏得太年夜 ；

C．上模受力：

圖7

D．下模受力：

圖8

E．上模正面受壓下沉：

圖9

從圖7~圖9中可以看出上模橋位所受應(yīng)力最年夜 為565.8MPa，泛起 在兩模芯外側(cè)的4個(gè)橋上；而下模遭到 最年夜 應(yīng)力也只是458MPa，連系 有關(guān)H13鋼許用應(yīng)力的資料及以往經(jīng)驗(yàn)可以得出，該模具設(shè)計(jì)方案對(duì)照 幻想 ，強(qiáng)度足夠。而上模受壓最年夜 下沉量也僅僅為0.20mm。一般環(huán)境下，我們可以經(jīng)由過(guò)程 不雅 察上模下沉環(huán)境，闡發(fā)模具受壓中心是不是 就是模具的正中心，以免 模芯扭擰，該模是上下閣下 對(duì)稱的模具，這點(diǎn)可以不斟酌 。

F. 下模受壓下沉：

圖10

從圖中可以看出下模的工作帶受鋁流體的沖擊壓沉了最多0.10MM，泛起 在角位。

G. 成績(jī)闡發(fā)及優(yōu)化

從出料速度的云圖中可以看出：最快的速度泛起 在周圍 接近 中心的懸臂處；最慢的速度泛起 在兩個(gè)模芯的上下壁厚最薄的懸臂上；連系 以往經(jīng)驗(yàn)，整體出料趨向 外形 最好呈中心凹陷狀，如許 的出料趨向 目的是為了不 型材中心部份 因?yàn)?下模彈變，而引發(fā) 促流致使 該部份 出料快乃至 起海浪 ；經(jīng)由過(guò)程 對(duì)照 上下模彈變量的年夜 小來(lái)賜與 長(zhǎng)懸臂部份 出料速度的抵償，所以模芯間的橫邊是要比摹擬 的成績(jī)要更快一些；彈變對(duì) 幾懸臂的影響也是可以預(yù)感 獲得 的；而兩模芯偏壁量其實(shí)不 年夜 ，只是會(huì)對(duì)外側(cè)面發(fā)生 一點(diǎn)點(diǎn)阻礙感化 ；基于以上斟酌 ，設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì)方案做了以下的點(diǎn)竄 ：

圖11 壁厚薄的懸臂下模精沉

圖12 工作帶點(diǎn)竄 環(huán)境

從圖中可以看到，設(shè)計(jì)在型材外端壁厚最薄的4支懸臂做了精沉處置懲罰 ，斟酌 到工作帶太短 會(huì)輕易 引發(fā) 下模掉 效，要使該處速度盡量 加速 ，在焊合室入料面精沉，是有用 的方式 ；除 年夜 幅度的點(diǎn)竄 工作帶調(diào)劑 流速之外，還對(duì)應(yīng)的點(diǎn)竄 了型材遍地 的壁厚，特別 是模芯間的橫面壁厚。經(jīng)由 年夜 量經(jīng)驗(yàn)堆集，我們知道，按照摹擬 成績(jī)下模遍地 下沉量的年夜 小來(lái)對(duì)型材做預(yù)變形的抵償，是根基 公道 的。

5鋁型材現(xiàn)實(shí) 試模環(huán)境

圖13鋁材擠壓模具上機(jī)試模后的料頭實(shí)拍

從現(xiàn)實(shí) 擠壓的料頭可以看出，整體出料較平，各懸臂速度差別 不年夜 ，且并沒(méi)有發(fā)生 開(kāi)收口等現(xiàn)象，鋁型材截面尺寸也在公役 規(guī)模內(nèi)，一次試模及格 ，到達(dá) 摹擬 闡發(fā)目的。

6 結(jié)論

基于 HyperXtrude 鋁型材模具熱擠壓仿真系統(tǒng)，對(duì)鋁型材擠壓模具初始方案的穩(wěn)態(tài)活動(dòng) 進(jìn)程 進(jìn)行數(shù)值摹擬 ，闡發(fā)了型材出口處的金屬活動(dòng) 速度及模具構(gòu)造 的變形（包孕 上模模芯的偏移與下模工作帶的偏移引發(fā) 流速轉(zhuǎn)變 ），指出模具擠壓進(jìn)程 中潛伏 的問(wèn)題而且 做了響應(yīng) 的點(diǎn)竄 ，以到達(dá) 盡量 地削減 試模次數(shù)的目的，從而削減 了模具上機(jī)及維修所需的相干 費(fèi)用，并提高模具的產(chǎn)量與壽命，為鋁型材企業(yè)締造 更年夜 的效益。

1．針對(duì)特定型材提出一種闡發(fā)方式 ，指出經(jīng)由過(guò)程 連系 上下模的變形量做出響應(yīng) 的設(shè)計(jì)點(diǎn)竄 ，以到達(dá) 模具設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果 。

2．經(jīng)由過(guò)程 有限元闡發(fā), 證清楚明了 HyperXtrude的數(shù)值摹擬 闡發(fā)能有用 指點(diǎn) 鋁合型材模具的設(shè)計(jì), 發(fā)現(xiàn)潛伏 的問(wèn)題并賜與 批改 ，提高設(shè)計(jì)的成功率,為鋁型材企業(yè)提高效益。