鋁型材
關注創(chuàng)建者：cadenas 創(chuàng)建時間：2019-08-28
鋁型材的視頻教程
Hypermesh+Optistruct中級教程——優(yōu)化分析
第一講：結構無法滿足隨機振動強度要求，以RMS應力為響應進行尺寸優(yōu)化，尋找滿足強度的最佳鈑金件厚度； 第二講：采用功率譜密度響應和頻響響應進行尺寸優(yōu)化； 第三講：針對第一講的優(yōu)化結果，進行對稱約束的拓撲優(yōu)化，輕量化30%的體積分數(shù)； 第四講：針對Pack擠鋁型材掛載點，進行最小柔度目標的擠壓約束拓撲優(yōu)化； 第五講：針對Pack頂蓋加強筋排布進行形貌優(yōu)化，提高頂蓋剛度； 第六講：針對Pack
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鋁型材的實例教程
摘 要：通過對懸臂類鋁型材的有限元模擬，研究懸臂類鋁型材擠壓模具的總體高度、鋁型材的厚度和鋁型材的寬度對模具強度的影響。通過正交試驗方法研究這三種影響因素對懸臂類鋁型材擠壓模具強度影響的主次性并尋找最優(yōu)組合的懸臂類鋁型材擠壓模具。結果表明，鋁型材擠壓模具的高度對下模具最大應變值影響顯著，影響主次順序為鋁型材擠壓模具的高度、擠壓型材的厚度、鋁型材的寬度。
關鍵詞：懸臂;擠壓模;有限元;HyperWorks;
0 引 言
鋁型材擠壓生產(chǎn)是在高溫、高壓的環(huán)境中進行，因而很難預測其生產(chǎn)過程中存在的不足，繼而很難對后面的設計進行優(yōu)化。在鋁型材擠壓生產(chǎn)過程中，有一個非常復雜的變形過程，包含有彈塑性、剛塑性、黏塑性等綜合復雜變形過程；鋁型材擠壓模具是既具有強度模具的特性又具有穩(wěn)定流速場模具要求的雙重身份的統(tǒng)一體。由以上特征，人們對鋁型材的變形過程的感性認識成分要多于理性認識成分，即在設計過程中理論指導相對較少。目前，國內(nèi)行業(yè)的普遍現(xiàn)狀仍是通過經(jīng)驗類比的方法設計模具，模具一次試模的成功率不高，大概只有50%～60%。隨著計算機技術和有限元分析軟件的發(fā)展，數(shù)值模擬方法在擠壓模具設計應用中有一定的成熟度和實用性，這在模具修正設計中起著重要的作用。通過有限元軟件的求解分析，可以準確地預測擠壓生產(chǎn)過程中的情況。通過這樣的數(shù)值模擬手段對設計進行驗證和反饋，在模具設計中大大提高模具壽命和減少模具出廠的試模和修模次數(shù)，對提高設計的成功率、降低生產(chǎn)成本和能耗具有重要意義。
鋁合金型材生產(chǎn)中的核心問題是型材模具的設計制造和使用的問題，一個鋁合金型材產(chǎn)品的成形與模具的結構是否合理、各種尺寸因素是否恰當有著直接的關系。擠壓模具強度是影響鋁型材成型的關鍵，而影響模具強度的因素有很多，工程設計者一般都是從影響因素中分析，通過平衡各作用使模具的強度達到最佳狀況。
展開 工業(yè)鋁型材是一種以鋁為主要成份的合金材料，通過將鋁棒熱熔、擠壓從而得到不同截面形狀的鋁材料，但添加的合金的比例不同，生產(chǎn)出來的工業(yè)鋁型材的機械性能和應用領域也不同。工業(yè)鋁型材表面經(jīng)過氧化后，外觀非常漂亮，組裝成產(chǎn)品時，采用專用鋁型材配件，不需要焊接，較環(huán)保，而且安裝、拆卸、攜帶、搬移極為方便，廣泛用于自動化機械設備、封罩的骨架、流水線輸送帶、提升機、點膠機、檢測設備等等，圖6-1所示即為兩種利用鋁型材搭建的機架。
近年來，我國鋁型材加工業(yè)發(fā)展十分迅速，工業(yè)鋁型材產(chǎn)量已超過美國成為世界第一位，產(chǎn)品不但種類齊全，而且質(zhì)量穩(wěn)步提高，質(zhì)量水平已處于國際先進行列，本書主要以國內(nèi)生產(chǎn)的工業(yè)鋁型材及其配件為例來介紹如何利用工業(yè)鋁型材及其配件搭建機架。
1、 鋁型材
國內(nèi)生產(chǎn)的鋁型材種類主要有20系列、30系列、35系列、40系列、50系列、60系列、80系列、90系列和100系列，每個系列都有不同的型號，型號不同，鋁型材橫截面也不相同。下面以40系列為例來詳細介紹工業(yè)鋁型材及其配件。
（1）40系列鋁型材型號名稱格式
40系列鋁型材具體型號名稱的格式為：xx-8-40xx□，各部分的具體含義為：
xx:通常情況下由廠家自行定義,一般為生產(chǎn)廠家名稱的英文字母縮寫。
8：該型號的鋁型材采用M8的螺栓和T型螺母,同時也是鋁型材的槽寬代號。
40：代表該型號為40系列鋁型材，也代表鋁型材的寬度為40mm，在圓弧形截面鋁型材中代表圓弧半徑。
xx：該處為數(shù)字，代表鋁型材的高度。
□：該處為大寫英文字母，代表鋁型材的截面形狀。
展開 為了優(yōu)化模具的結構，使鋁型材減少因流速產(chǎn)生的缺陷問題，現(xiàn)將鋁型材流速大于平均速度處的工作帶適量加長，將流速小于平均速度處的工作帶適量減短。優(yōu)化后的工作帶如圖8所示。
其他條件不變，重新模擬后的鋁型材出口流速如圖9所示。
圖8 優(yōu)化后的工作帶示意圖
圖9 工作帶優(yōu)化后鋁型材的速度場云圖
在鋁型材上均勻地取20個節(jié)點，各節(jié)點的z向速度如表3所示。
表3 工作帶優(yōu)化后鋁型材截面選取節(jié)點的速度值（單位：mm/s）
根據(jù)表3，可以計算出72.68 mm/s，由此計算處SDV=2.93。與修改前SDV值明顯減小，即鋁型材截面速度更為均勻，實際試模結果顯示修改后的模具擠壓出的鋁型材無缺陷，滿足生產(chǎn)精度要求。
5 結語
基于Simufact有限元模擬軟件，建立了空心鋁型材分流模擠壓過程的計算模型，并以一幕墻鋁型材為研究對象，對擠壓過程中的應力場、應變場、溫度場及速度場進行了分析，依據(jù)分析結果對模具進行修正，最后得到合格的產(chǎn)品。 運用Simufact軟件能夠快速地獲得擠壓過程的應力場、應變場、溫度場、速度場，求解結果能正確地反應實際情況。合理、科學的應用Simufac能夠有效地指導鋁型材擠壓工藝和模具設計，減少試模次數(shù)，對提高設計效率和質(zhì)量、節(jié)省成本、提高經(jīng)濟效益具有重要價值意義。
來源：鋁加工
展開 鋁型材出口流速不均勻。為了優(yōu)化模具的結構，使鋁型材減少因流速產(chǎn)生的缺陷問題，現(xiàn)將鋁型材流速大于平均速度處的工作帶適量加長，將流速小于平均速度處的工作帶適量減短。優(yōu)化后的工作帶如圖8所示。
其他條件不變，重新模擬后的鋁型材出口流速如圖9所示。
圖8 優(yōu)化后的工作帶示意圖
圖9 工作帶優(yōu)化后鋁型材的速度場云圖
在鋁型材上均勻地取20個節(jié)點，各節(jié)點的z向速度如表3所示。
表3 工作帶優(yōu)化后鋁型材截面選取節(jié)點的速度值（單位：mm/s）
根據(jù)表3，可以計算出72.68 mm/s，由此計算處SDV=2.93。與修改前SDV值明顯減小，即鋁型材截面速度更為均勻，實際試模結果顯示修改后的模具擠壓出的鋁型材無缺陷，滿足生產(chǎn)精度要求。
5
結語
基于Simufact有限元模擬軟件，建立了空心鋁型材分流模擠壓過程的計算模型，并以一幕墻鋁型材為研究對象，對擠壓過程中的應力場、應變場、溫度場及速度場進行了分析，依據(jù)分析結果對模具進行修正，最后得到合格的產(chǎn)品。 運用Simufact軟件能夠快速地獲得擠壓過程的應力場、應變場、溫度場、速度場，求解結果能正確地反應實際情況。
展開 革命性的軟件解決方案幫助工程師和設計師在產(chǎn)品開發(fā)中有效使用派克T型槽鋁型材組件
· 派克的北美“機電和驅動器”業(yè)務部推出了基于 CADENAS 技術的 T-插槽鋁型材新產(chǎn)品配置器。
· 派克的“T型槽鋁型材建筑師設計工具”面向環(huán)境、健康、安全、生產(chǎn)、維護和家居裝修等多個行業(yè)的專業(yè)人士，支持他們高效地開發(fā)新的派克T型槽鋁型材產(chǎn)品。
· 使用派克產(chǎn)品配置器的用戶現(xiàn)在可以根據(jù)自身的需求虛擬地組裝T形槽鋁型材組件，而軟件解決方案則負責最終產(chǎn)品的設計。配置程序可在Parker網(wǎng)站上免費下載，其友好的用戶界面、自動即時生成物料清單及報價等功能受到了專業(yè)用戶、手工業(yè)者和派克開發(fā)部門的一致好評。
在眾多領域展現(xiàn)出高度的靈活性，最大程度節(jié)省成本
· 派克的T型槽鋁型材主要用于組裝無數(shù)插座、框架、線性滑動系統(tǒng)、安全防護裝置、外殼、工作臺、物流系統(tǒng)以及其他設計。模塊化T-Solt鋁型材系統(tǒng)在工程、生產(chǎn)和裝配等眾多領域都展現(xiàn)出高度的靈活性，從而最大程度地降低成本。
· 過去，為了開發(fā)帶有T形槽鋁型材的新產(chǎn)品，工程師不得不在CAD系統(tǒng)中耗時耗力地創(chuàng)建各種型材、連接器、緊固件和配件，然后手動調(diào)整每個單獨的組件來進行產(chǎn)品設計，最后手動創(chuàng)建物料清單發(fā)送給派克以獲取報價。如果用戶沒有CAD訪問權限，他們通常會向Parker發(fā)送“餐巾紙草圖”，然后就需要派克工程團隊對其進行解讀并重建模型，以便準確報價。因此，往往需要來回溝通三到五次才能完成報價，耗費了客戶和派克團隊大量的時間和精力。
展開 
鋁型材的最新內(nèi)容
系統(tǒng)采用模塊化架構，底端定制化安裝平臺可靈活適配溫箱尺寸，測試單軸為四面安裝單軸模組，每個面配備兩條安裝導槽，與鋁型材安裝標準兼容，可根據(jù)不同產(chǎn)品形態(tài)快速調(diào)節(jié)安裝位置，無需復雜改造即可適配多款開關類零部件測試，大幅提升測試效率與設備通用性。
二、兩大核心測試單元：精準還原真實使用場景
1.
、散熱型材、鐵散熱片、鈑金、五金沖壓件、機箱、散熱墊、翅片管、導熱管、導熱板、散熱模塊、觸控板、風扇網(wǎng)罩、風機、電機、馬達、風扇自動組裝機、散熱器焊接等；
散熱設備：液態(tài)金屬散熱器、型材散熱器、散熱風扇、散熱模組、熱導管、插片散熱器、插針式散熱器、機箱一體化散熱器、水冷散熱器、電阻散熱器、LED散熱器、CPU散熱器、IGBT散熱器、電焊機散熱器、肋片式散熱器、變頻散熱器、熱管散熱器、叉指形散熱器
、散熱型材、鐵散熱片、鈑金、五金沖壓件、機箱、散熱墊、翅片管、導熱管、導熱板、散熱模塊、觸控板、風扇網(wǎng)罩、風機、電機、馬達、風扇自動組裝機、散熱器焊接等；
4、散熱設備：液態(tài)金屬散熱器、型材散熱器、散熱風扇、散熱模組、熱導管、插片散熱器、插針式散熱器、機箱一體化散熱器、水冷散熱器、電阻散熱器、LED散熱器、CPU散熱器、IGBT散熱器、電焊機散熱器、肋片式散熱器、變頻散熱器、熱管散熱器、叉指形散熱器
從現(xiàn)在起，全球的設計人員可以隨時隨地搜索、查看和下載超過11000個精密制造的技術鉸鏈、鋁型材組件、直線導軌、插銷、門禁解決方案、特殊緊固元件以及許多其他產(chǎn)品和解決方案的CAD模型數(shù)據(jù)信息，并能將其直接運用到開發(fā)流程。
6-在日常使用中，不直接使用手觸碰鋁型材，而使用手套等護具進行保護。
7-保持壓鑄鋁表面干燥，避免被雨水侵蝕或上潮。
通過上述措施，可以較好的延長鋁合金的使用壽命，減緩其氧化發(fā)黑的速度，保持鋁合金的美麗外觀。
[5] 賴興華,王磊,李潔,等.鋁型材防撞梁的碰撞斷裂失效表征[J].清華大學學報:自然科學版, 2017, 57(5):504-510.
[6] 梁賓,趙巖,趙清江,等.基于Gissmo失效模型的6016鋁合金板材斷裂行為研究及應用[J].機械工程學報,2019, 55(18):53:62.
[7] HUANG G, ZHU H, SRIRAM S, et al.
( 3) 在保證設計標準的情況下嚴格控制成本，整 體框架采用鋁合金型材 6063－T5，連桿機構采用 45 鋼材料，厚度 5 mm，起升板厚度為 7 mm。
( 4) 裝置在收縮狀態(tài)時，起升板處于水平面，且 板的前端可以由鋁合金框架提供支撐。
圖6 下模的應力分布
圖7 下模Mag方向的應變
表4 組合型懸臂類鋁型材擠壓模具的下模具最大應變值
擠型材擠壓模具的高度對下模具最大應變值影響顯著，主次影響為鋁型材擠壓模具的高度，其次擠壓型材的厚度，最小的是鋁型材的寬度。
摘 要：通過對懸臂類鋁型材的有限元模擬，研究懸臂類鋁型材擠壓模具的總體高度、鋁型材的厚度和鋁型材的寬度對模具強度的影響。通過正交試驗方法研究這三種影響因素對懸臂類鋁型材擠壓模具強度影響的主次性并尋找最優(yōu)組合的懸臂類鋁型材擠壓模具。結果表明，鋁型材擠壓模具的高度對下模具最大應變值影響顯著，影響主次順序為鋁型材擠壓模具的高度、擠壓型材的厚度、鋁型材的寬度。
鋁合金加工時應注意如下事項：
1-鋁型材溫度設定與控制。一般而言，溫度與表顯溫度存在一定誤差，設定表溫時要根據(jù)設備的實際溫度來進行設定，并且密切關注溫度的波動情況
2-鋁型材時效保溫。要嚴格按照加工工藝要求設置時效，保溫時間也要適當，防止因時效不夠或時效過長而導致硬度不夠。
