鋁型材擠壓機是指將鋁合金高溫鑄坯通進專用模具內，在揉捏機供給的強壯壓力效果下，按給定的速度，將鋁合金從模腔中擠出，然后獲得所需外形、尺度以及具有必定力學功用的鋁合金揉捏型材。鋁型材揉捏成型進程非常復雜，除了圓形和圓環(huán)形截面鋁型材的揉捏歸于二維軸對稱標題外，通常來說，其它外形的鋁型材揉捏歸于三維活動大變形標題。因而，揉捏模具的規(guī)劃制作質量和其運用壽數(shù)就成了揉捏進程是不是經(jīng)濟可行的要害之一。公正的規(guī)劃與制作能大大延伸模具壽數(shù)，關于前進1出產功率、下降本錢和能耗具有重要含義?，F(xiàn)在，中國型材揉捏模具規(guī)劃基本上還停留在傳統(tǒng)的依托工程類推和規(guī)劃經(jīng)歷的堆集上。而實踐上，型材斷面越復雜，其揉捏變形的不均勻性就越明顯，然后形成新規(guī)劃的模具很難保證坯料一次性的均勻流出，致使型材因扭擰、波濤、彎曲及裂紋等缺點而作廢，模具也極易損害，有必要經(jīng)過重復試模、修模才干投進正常運用，形成資金、人力、時刻、資源等方面的浪費[1]。因而，跟著鋁型材產品不斷向大型化、扁寬化、薄壁化、高精化、復雜化和多用途、多功用、多種類、長壽數(shù)方向開展，改進傳統(tǒng)的模具規(guī)劃辦法已變成當時鋁型材工業(yè)開展的火急需求。

1　鋁型材擠壓模CAE研討的含義

鋁型材揉捏模CAE技能是運用CAD中樹立的揉捏產品模型、聯(lián)系揉捏技能與操控參數(shù)、完結其成形進程剖析和相應模具優(yōu)化規(guī)劃的一種數(shù)值技能。

詳細做法為:在揉捏模初步規(guī)劃的基礎上，依據(jù)事先擬定的技能試驗計劃，運用核算機仿真全部揉捏成形進程，獲得揉捏變形體內的應力、應變、溫度、流速等物理量散布，以及揉捏各期間的壓力、溫度、速度等技能參數(shù)改變狀況；斷定揉捏模作業(yè)帶斷面和分流孔、焊合腔、導流槽等模具構造對成形鋁材活動的影響，模具運用進程中也許呈現(xiàn)的變形、塌陷、崩刃、裂口、磨損、”粘著”和疲乏等缺點及其方位；提出剖析陳述并向規(guī)劃職工引薦適宜的揉捏條件，規(guī)劃職工再依據(jù)CAE剖析效果批改模具規(guī)劃計劃。經(jīng)過數(shù)次重復，直到模具規(guī)劃計劃滿足產品規(guī)劃請求和產品質量請求停止[2]。這實踐上是將出產現(xiàn)場的”試模-修模-試模”進程轉移到核算機上完結，以有些更換模具規(guī)劃制作進程中費時費事的試模作業(yè)，然后減少該期間的資料和能源消耗，下降出產本錢，并據(jù)此規(guī)劃出高質量的鋁型材揉捏模具。

當然CAE技能已在鋁型材揉捏模具規(guī)劃制作范疇得到了某些成功的運用，但真實面向模具工程師的運用卻很少。這主要是因為現(xiàn)在國內外還沒有專門關于鋁型材揉捏模開發(fā)的CAE軟件，所以，當模具工程師憑借一些通用或專用CAE軟件(如ANSYS/ＬＳ ＤＹ ＮＡ、ＭＡＲＣ/ＡｕｔｏＦｏｒｇｅ、Ｄｅｆｏｒｍ等)進行模具規(guī)劃計劃和模具構造剖析時，除請求運用者具有扎實的揉捏技能和揉捏模規(guī)劃制作專業(yè)知識、了解揉捏模各零部件在耦合場環(huán)境中的作業(yè)狀況外，還請求他對數(shù)值模仿技能及相應有限元剖析辦法有必要有較深進的了解，這關于作業(yè)在出產第一線的工程技能職工而言是比較難的，這也是CAE技能在揉捏模具職業(yè)中得不到廣泛運用的重要原因之一。

鋁型材揉捏模CAE的運用能夠縮短模具的規(guī)劃制作周期，前進模具的質量，增強企業(yè)市場競爭力。然而，只有處理了上述標題，才干使CAE技能真實在揉捏模具職業(yè)中得到廣泛運用。這正是鋁型材揉捏模CAE技能研討的含義。

2　鋁型材揉捏模優(yōu)化規(guī)劃現(xiàn)狀

因為要規(guī)劃出構造公正且經(jīng)濟實用的揉捏模具是一件十分復雜而艱難的作業(yè)，因而，世界各國的揉捏作業(yè)者對模具規(guī)劃理論和辦法(特別對優(yōu)化理論和辦法)進行了許多的研討作業(yè)。

在揉捏技能開展的前期，通常依據(jù)機械規(guī)劃原理，運用傳統(tǒng)強度理論并聯(lián)系規(guī)劃者的實踐經(jīng)歷來進行模具規(guī)劃。跟著彈塑性理論和揉捏理論的開展，許多新式的試驗理論和辦法、核算理論和辦法已開端用于揉捏模具規(guī)劃制作范疇。如，工程核算法、金屬活動坐標網(wǎng)格法、光彈光塑法、密柵紋云法、滑移線法、上限元理論和有限元理論等被廣泛用于模具應變場的斷定和各種強度的校核，進而優(yōu)化其構造和技能要素。跟著核算機技能的開展，揉捏模具的CAD/CAM技能在近來20 30年中得到迅速開展，且很大一有些技能會集在模具規(guī)劃的優(yōu)化方面。何德林等人[3]運用ＩＤＥＦ0辦法開宣布能對平面模和分流模進行優(yōu)化規(guī)劃的CAD/CAM體系；王孟君等人[4]以ＡＵＴＯCAD12 0為圖形支持環(huán)境，ＶＩＳＵＡＬＢＡＳＩＣ4.0為開發(fā)工具，開發(fā)的CAD體系，能夠有用地從事揉捏平模的各項核算，然后對規(guī)劃效果進行優(yōu)化；閆洪等人[5]將CAE概念引入模具規(guī)劃進程，指出了優(yōu)化規(guī)劃的方向；劉漢武等人[6]提出智能CAD概念，為模具規(guī)劃智能化供給了一些思路。此外，國內外科研職工運用理論解析、物理模仿和數(shù)值模仿等辦法，對鋁型材揉捏的變形進程、應力場和溫度場散布及改變、沖突與潤滑等標題進行了許多的剖析和試驗，并依據(jù)其研討效果對揉捏模具進行了優(yōu)化。例如，趙云路和劉靜安[7]對各類揉捏模具的優(yōu)化規(guī)劃進行了體系論說。國內還有有些科研職工用有限元法聯(lián)系試驗辦法對揉捏模具最好輪廓線及模具構造進行了剖析和優(yōu)化。

可是，中國因為模具技能底子薄，起步晚，在歸納水平上與國外同職業(yè)比較仍有必定差距。

3　鋁型材揉捏模CAE國內外開展現(xiàn)狀和趨勢

對鋁型材的揉捏進程進行數(shù)值模仿能夠猜想實踐揉捏進程中也許呈現(xiàn)的缺點，及早優(yōu)化模具構造規(guī)劃、調整擠出技能參數(shù)和有關于性的指明技能處理計劃。國內外研討者們對此已做了許多作業(yè)。韓國的Ｈｙｕｎ ＷｏｏＳｈｉｎ等[8]在1993年對非軸對稱揉捏進程進行了有限元剖析，他們運用二維剛塑性有限元辦法聯(lián)系厚板理論將三維標題進行了簡化，對全部揉捏進程進行了不失準確的數(shù)值模仿，一起也減少了核算量。關于變形模仿，于滬平等[9]選用塑性成型模仿軟件ＤＥ ＦＯＲＭ，聯(lián)系剛粘塑性有限元法函數(shù)法對平面分流模的揉捏變形進程進行了二維模仿，得出了揉捏進程中鋁合金的應力、應變、溫度以及活動速度等的散布和改變。劉漢武等[10]運用ANSYS軟件對分流組合模揉捏鋁型材進行了有限元剖析和核算，找出了原模具規(guī)劃中不易發(fā)現(xiàn)的構造缺點。周飛等[11]選用三維剛粘塑性有限元辦法，對一典型鋁型材非等溫成型進程進行了數(shù)值模仿，剖析了鋁型材揉捏的三個不一樣成形期間，給出了成形各期間的應力、應變和溫度場散布狀況以及全部成形進程中模具載荷隨成形時刻的改變狀況。關于壓力場，閆洪等[12]在2000年運用ANSYS軟件作為渠道，對壁板型材揉捏進程進行了三維有限元模仿和剖析，獲得了型材揉捏進程的位移場、應變場、應力場。對實踐型材揉捏中技能參數(shù)挑選和模具構造尺度的批改起到了重要指導效果。關于揉捏進程的沖突與潤滑剖析，1997年，俄羅斯的ＶａｄｉｍＬ.Ｂｅｒｅｓｈｎｏｙ等[13]對沖突輔佐在直接和間接揉捏成型硬質鋁合金中的技能進行了研討。該技能的開展和運用使出產功率和質量都得到了大大前進。美國的ＰｒａｄｉｐＫ.Ｓａｈａ[14]在1998年對鋁型材揉捏成型中熱動力學和沖突學進行了研討。他選用熱力學數(shù)值模仿法構造了3種不一樣的試驗模型，剖析了模具作業(yè)帶和活動金屬觸摸面上的沖突特性，還對坯料溫度和揉捏進程中發(fā)生的熱量對模具作業(yè)帶所發(fā)生的溫升的影響、并進行了實踐測量驗證；研討標明，揉捏進程中的沖突對型材的精度和表面質量有直接影響，模具作業(yè)帶的磨損進程取決于揉捏進程中的熱動力學功用，揉捏熱動力學功用又受到揉捏變量的嚴重影響。

在二次開發(fā)方面，國內的一些研討進展也值得重視。陳澤中、包忠詡等[15]經(jīng)過體系集成和二次開發(fā)，樹立了基于ＵＧ和ANSYS的鋁型材揉捏模CAD/CAE/CAM體系，并對分流組合模進行了CAD/CAE/CAM研討，有用前進了模具規(guī)劃制作功率。深圳大學的李積彬[16]用Ｃ言語編寫了鋁型材揉捏模具參數(shù)規(guī)劃的程序，以流程圖的方式詳細引導鋁型材揉捏模具的規(guī)劃進程；以人機對話的方式完成鋁型材揉捏模具參數(shù)的優(yōu)化規(guī)劃。蘭州鐵道學院的段志東[17]經(jīng)過ANSYS供給的強壯的前后處理和求解功用渠道，經(jīng)過在ANSYS運用程序中增加自個的鉚釘有限元程序，介紹并總結了用ＵＩＤＬ對ANSYS進行圖形用戶界面二次開發(fā)的通常進程和規(guī)則，為用戶在擴充ANSYS功用、樹立自個專用程序的一起樹立起對應的圖形驅動界面供給了有利的協(xié)助。江蘇戚墅堰機車車輛技能研討所的盛偉[18]以ANSYS軟件為渠道，進行金屬塑性成形進程模仿軟件的二次開發(fā)，并運用該軟件對鍛件塑性成形進程進行了模仿，為前進鍛件質量、猜想金屬成形中的缺點、擬定公正技能供給了理論依據(jù)。

但總的說來，這些研討多側重于理論化，一種真實合適一般規(guī)劃制作職工運用的揉捏模有限元剖析軟件在國內簡直還沒有。有些二次開發(fā)在詳細運用上也有很大的局限性，所以對現(xiàn)行有限元軟件的用戶化研討，使之能非常好的運用于揉捏模具的規(guī)劃就變成燃眉之急。

4　定論

前進鋁型材揉捏模具規(guī)劃與制作水平是改進產品質量和增強市場競爭力之要害所在，而鋁型材揉捏模CAE技能在鋁型材揉捏模具規(guī)劃優(yōu)化中起著十分重要的效果。

國內外同行憑借鋁型材揉捏模CAE對優(yōu)化鋁型材揉捏模具(包含揉捏進程和揉捏技能)進行了有利嘗試，取得了不少科研和運用效果，這種意向值得留心。

盡快把最新的有限元剖析技能運用到全部揉捏模具規(guī)劃與制作進程中，讓更多的模具工程師把握這種優(yōu)化規(guī)劃辦法，以前進中國鋁型材揉捏職業(yè)及其模具制作業(yè)的市場競爭力。

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