DIE＆MOULD

模具

文章编号：1672－0121(2009)02－0087－03

异形铝型材挤压模具优化设计

卢有世，于明涛

（西北工业大学材料学院，陕西西安710072）

摘要：采用有限体积法，对异形空心铝合金型材挤压过程进行了数值模拟，获得了挤压过程中材料流动应力场、应变场和挤压力等的变化规律，设计出了合理的模具。在此基础上，选取焊合室深度、焊合角速度场、

以及工作带长度为因素，设计了三因素三个水平的正交试验方案，对试验方案进行了模拟虚拟试验，确定了最优水平组合，优化了模具结构。

关键词：机械制造；挤压模；铝型材；数值模拟中图分类号：TG3721

引言

铝合金型材在制造业中得到了广泛的应用，尤紧凑等特点成为航空航天工业中必不可少的结构材料。挤压技术作为一种高效、优质、低消耗、少无切削高的加工工艺，是铝合金型材成形的主要工艺方法。质量的挤压模具是生产挤压型材的重要工具，由于技术参数多，设计难度大，目前，主要依靠设计人员的经验，对模具进行反复的试验和修改。这既延长了设计和生产周期，也大大提高了模具的制造成本。挤压模具在设计过程中涉及到的结构要素多，且各结构要素对挤压过程的影响又十分复杂，仅靠传统的实验与经验方法已不能从根本上掌握材料的变形规律。数值模拟技术是分析金属材料体积成形的最有力工具，国内外学者普遍采用有限元法和有限体积法[1～4]对挤压过程进行数值模拟。

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文献标识码：B

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刚性大，结构其是大型空心型材，因其重量轻，强度、

图1型材截面图

坯料成形温度450℃，模具预热金。实际生产工况：

温度400℃，模具材料H13钢，挤压筒直径200mm，挤压速度2mm/s，摩擦因子0.3。由于截面形状不规扭拧、弯曲和焊合不良等则，挤压时极易产生波浪、缺陷。所设计的异形空心型材的挤压模见图2，属于典型的平面分流组合挤压模。

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本文以断面复杂的异形空心铝型材挤压模具为研究对象，应用有限体积方法对空心铝型材的挤压过程进行了研究。在模具基本设计要素确定的情况下，以变形坯料的流动均匀性、焊合质量以及挤出产品无弯曲、扭拧等变形缺陷为目标，采用正交试验方法对模具的主要结构参数进行了优化，获得了最佳的模具结构。2

铝型材组合模具的设计

图1为某异形铝型材的截面图，材质6061铝合

基金项目：航空基础科学基金资助项目（03H53048）收稿日期：2008－12－31

作者简介：卢有世（1969－），男，讲师，从事塑性加工及模具的教学与

研究

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图2挤压模具结构

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异形空心型材挤压采用的平面分流模主要设计桥；模芯；焊合室和定径带等。通过调整挤压模上分流孔1，2，3和4的外形和尺寸，以及分流桥的尺寸，并通过对挤压成形过程的数值模拟，获得了挤压过程中金属流动的速度场、应力场、应变场、温度场和挤压力等的变化规律，初步确定挤压模为图2所示尺寸。图3为模拟得到的挤压过程中金属流动速度

2009年第2

期

要素有：分流比，分流孔的形状、大小和分布；分流

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