鋁型材模具
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-22
鋁型材模具的實例教程
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
鋁型材擠壓生產是在高溫、高壓的環境中進行，因而很難預測其生產過程中存在的不足，繼而很難對后面的設計進行優化。在鋁型材擠壓生產過程中，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定流速場模具要求的雙重身份的統一體。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，國內行業的普遍現狀仍是通過經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展，數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過程中的情況。通過這樣的數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，對提高設計的成功率、降低生產成本和能耗具有重要意義。
鋁合金型材生產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 HyperXtrude在鋁型材模具設計中 的作用
作者：Simwe 來源：Altair
簡介
近年來，隨著我國鋁加工技術的發展，鋁型材的應用越來越廣泛，但工業鋁型材具有斷面結構復雜，難于擠壓等特點，因此合理設計鋁型材擠壓模具是大型鋁型材的關鍵。叢林集團在使用HyperXtrude模擬分析軟件的過程中，經過不斷探索，將設計人員的設計理念、經驗與有限元模擬分析軟件HyperXtrude有機結合起來，最大限度的減少了試模次數，降低了成本。
挑戰
一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經基本確定的情況下，主要滿足兩方面的要求：一是金屬流出模口時的速度均勻控制在一定的范圍內，二是模具強度（這里主要分析模具變形、失效）應符合要求。金屬流出模口時的速度應在一定的范圍內是為了保證擠出型材不出現扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現象；模具強度應符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預防模具塑性變形導致模具報廢。彈性變形導致擠出型材產生“偏壁現象”，對一些難以避免的“偏壁現象”，在設計時經常加入：“預變形量”。
圖1所示為一實際型材截面圖。此鋁型材結構較為特殊，考慮到模具強度，決定采用三模芯假分流。難點是模芯一旦內外受力不均，容易偏心。如何設計模具保證型材成型是面臨的挑戰。
叢林集團對幾種工業鋁型材（包括車體型材）的實際試模結果與基于HyperXtrude軟件模擬結果的分析對比，從金屬流出模口時的速度和是模具彈性變形兩個方面進行了比較。圖2為根據三維設計建立的擠壓仿真分析模型。
使用HyperXtrude進行仿真分析后得到的結果如圖3~7所示。分別為型材出口速度及變形，模具變形云圖。
展開 鋁擠壓型材，在鋁合金型材平面厚度發生變化的交接處或鋁型材分流模與平模的交接處會出現凸凹不平的現象，一般肉眼可能無法分辨，但通過表面處理，特別是進行鋁型材噴涂表面處理時，表面會形成在暗影或骨影。
一 分析生產原因：
1、鋁型材模具分流孔設計比例不當；
2、擠壓模具工作帶設計、過渡不當；
3、冷卻過程不均勻，交叉或厚薄區冷熱不均造成收縮不同，拉伸變形；
二 分流模改良設計方法（PKC7003示例）：
a、調整擠壓模具分流孔大小和芯頭空刀尺寸以及模橋的位置；b、調整工作帶過渡；見原設計圖A、C；調整后設計圖B、D。
展開 行業：鋁型材擠壓
挑戰：大型模具受力復雜，容易導致早期報廢
Altair 解決方案：利用AltairHyperXtrude擠壓仿真軟件對模具結構強度進行了仿真計算，并以此 結果指導模具的創新設計。
優點：較少試模次數 ;有效提高了模具質量
背景介紹
鋁合金擠壓模具是控制鋁型材的成型、尺寸精度及表面質量的關鍵因素，因而模具是型材生產關鍵。然而由于設計不當、加工和生產過程操作不當而造成模具過早失 效導致生產效率下降和成本劇增等問題，成為阻礙企業生產效益提高的瓶頸，因而通過模具優化設計提高模具使用壽命是企業亟待解決問題。
挑戰
大型方管型材由于其模具受力大，往往容易導致模具變形嚴重，甚至出現裂橋而導致早期報廢，因而其模具設計一直是困擾鋁型材模具行業的難題。另外，模具材料、加工、試模等費用昂貴也是制約模具設計創新的重要因素。鋁型材擠壓是一個處在高 溫、高壓、復雜的摩擦狀態等復雜條件下的成形過程，采用傳統的物理實驗和現有的測量儀器與手段基本上無法準確得到模具變形受力。
以下為實際型材的截面圖和擠壓工藝參數：
“整個設計過程中使用AltairHyperXtrude進行模擬分析，研究其對模具受力的影響，很好地指導了模具創新設計，通過模擬擠壓可以減少試模次數，校核大型模具的強度，對模具的安全性預測具有明顯效果。模擬結果對于模具設計具有非 常重要指導意義，可以作為模具設計的強有力工具。”
展開 摘要：本文對一工業用鋁合金型材擠壓模具進行設計，采用了導流板保護結構，上模短分流橋結構和下模三級焊合室結構；并運用基于任意拉格朗日—歐拉（ALE）有限元法的專用模塊HyperXtrude，成功模擬了坯料在模具中的穩態擠壓過程，并對成形中型材的擠出速度、模具的形變與應力情況進行分析，驗證了其設計方案的合理性。最后探討了模具優化方案，通過調整工作帶長度和芯部壁厚，實現了對金屬流動的控制，最終獲得合格的型材產品。
關鍵詞：鋁合金擠壓；任意拉格朗日—歐拉法（ALE）；數值模擬；模具優化
鋁型材在生活、建筑、航空航天中應用日益廣泛[1]。擠壓成形是鋁型材生產的主導技術和核心環節，而擠壓模具是鋁型材擠壓成形的關鍵裝備。在鋁型材擠壓過程中，模具結構不良容易導致型材扭擰、波浪、彎曲以及裂紋等缺陷問題。
目前鋁型材擠壓模具的設計還停留在依靠工程類比和設計經驗階段，所設計的模具必須經過反復試模和修模來調整工藝參數，這嚴重影響了企業的模具開發周期和生產效率，影響模具質量和模具壽命，增加了經濟成本和時間成本，因此改進傳統的模具設計方法已經成為鋁型材及其模具廠家的當務之急[2]。
鋁型材擠壓是一個處在高溫、高壓、復雜摩擦狀態等復雜條件下的成形過程，屬于三維流動、非線性、大變形問題。將數值模擬技術引入擠壓模具設計中，通過在計算機上模擬試模，能夠得到鋁合金在模腔內的變形信息，如速度、溫度、應力應變、壓力等物理場量的分布，從而評價工藝及模具結構設計是否合理，修改模具結構，提高模具使用壽命。
Huetink[3]最早采用解耦ALE方法對杯—桿復合擠壓過程進行了數值模擬，通過網格運動，可有效控制網格的畸變情況，但由于流出部分網格尺寸不夠細密，模擬所得的幾何形狀與真實情況有所偏差。
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鋁型材模具的最新內容
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。
來源：《鍛造與沖壓》雜志2023年第12期/ 全文1993字，閱讀需要5分鐘
文／胡勇，董智超，袁安剛，尚明晶
隨著汽車輕量化的發展趨勢，全鋁車身或部分鋁基沖壓件替代鋼在國內外車型應用越來越多，這也給沖壓模具帶來新的挑戰和變革，沖壓模具開發企業需要在鋁板模具開發方面進行研究，積累經驗
1 模具結構初始設計方案及分析
1.1 模具結構初始設計方案
圖1所示為某電動自行車電池外殼用的矩形框鋁型材橫截面。該型材屬于矩形空心件，矩形長寬比接近2，矩形框上有8個圓形凸臺。在保證模具零件強度的前提下，為了使金屬流動更均勻，根據型材擠壓形狀的實際需要，模具初始設計采用蝶形、4分流孔結構，分流孔前端設置15 mm的入料口位置下沉
擠壓鋁型材6061T6材料，帶Gissmo失效，已標定已加密。售短期或長期使用期限。
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，對提高設計效率和質量、節省成本、提高經濟效益具有重要價值意義。
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在非標設計中，經常用到鋁型材，工業鋁型材表面經過氧化后，外觀非常漂亮，組裝成產品時，采用專用鋁型材配件，不需要焊接，較環保，而且安裝、拆卸、攜帶、搬移極為方便。鋁型材連接方式也是多樣化的，咱們直觀學機械的小編雖然勤勞，但能力有限，也不可能窮極所有的方式，下面咱們簡單介紹一下鋁型材的20種連接方式，采用動圖的形式演示，比較直觀，大家可以保存。
1.內置連接件
一 分析生產原因：
1、鋁型材模具分流孔設計比例不當；
2、擠壓模具工作帶設計、過渡不當；
3、冷卻過程不均勻，交叉或厚薄區冷熱不均造成收縮不同，拉伸變形；
二 分流模改良設計方法（PKC7003示例）：
a、調整擠壓模具分流孔大小和芯頭空刀尺寸以及模橋的位置；b、調整工作帶過渡；見原設計圖A、C；調整后設計圖
提高鋁合金型材成品率是降低企業生產成本最直接和有效的方法。成品率每提高1個百分點，鋁材的生產費用將降低23元～30元，以一個年產1萬t鋁型材的企業來說，若每噸鋁型材的成品率提高5個百分點，每年可節約125萬元，而這125萬元是純利潤。成品率的提高是建立在產品質量的基礎之上，與產量又是同比關系。提高成品率是一個系統工程，通過單一工藝方法很難大幅提高成品率，必須是多環節的累積提高。提高成品率又是一個細致的工作
一、鋁的基本性質
銀白色，在潮濕的空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜，相對密度2.7g/cm3，熔點660℃，非典2327℃，輕，良好的導電性和導熱性，高反射性和耐氧化性。
二、種類
型材類：鋁型材，鋁管材，鋁棒材等
板材類：鋁板材，鋁箔材，
