工業(yè)鋁型材
關(guān)注創(chuàng)建者：隔靴搔癢 創(chuàng)建時(shí)間：2018-11-13
工業(yè)鋁型材的實(shí)例教程
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(jī)械性能和應(yīng)用領(lǐng)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(shí)，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(dòng)化機(jī)械設(shè)備、封罩的骨架、流水線輸送帶、提升機(jī)、點(diǎn)膠機(jī)、檢測(cè)設(shè)備等等，圖6-1所示即為兩種利用鋁型材搭建的機(jī)架。
近年來，我國(guó)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(guó)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(guó)際先進(jìn)行列，本書主要以國(guó)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(jī)架。
1、 鋁型材
國(guó)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(gè)系列都有不同的型號(hào)，型號(hào)不同，鋁型材橫截面也不相同。下面以40系列為例來詳細(xì)介紹工業(yè)鋁型材及其配件。
（1）40系列鋁型材型號(hào)名稱格式
40系列鋁型材具體型號(hào)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(hào)的鋁型材采用M8的螺栓和T型螺母,同時(shí)也是鋁型材的槽寬代號(hào)。
40：代表該型號(hào)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 我們可以采用一些先進(jìn)的加工技術(shù)來防止工業(yè)鋁型材在加工過程中變形
1、提高切削速度
在常規(guī)范圍內(nèi)，切割工業(yè)鋁型材的溫度隨著切削速度提高而提高。但是當(dāng)速度達(dá)到一定的值以后，溫度不會(huì)繼續(xù)升高，反而會(huì)降低，這個(gè)速度值與鋁型材種類有關(guān)。如果常規(guī)的切削速度能提高5-10倍，那么就可以極大的減小變形量。
3、激光加工技術(shù)
激光加工技術(shù)比傳統(tǒng)加工技術(shù)有很多的特點(diǎn)，首先激光加工是非接觸性加工，對(duì)鋁型材工件沒有實(shí)際的作用力，工件的夾緊力很小，基本不會(huì)出現(xiàn)冷變形。激光加工過程中激光束能量密度高，加工速度快，對(duì)不加工的區(qū)域沒有影響，因此對(duì)工件的熱影響區(qū)域小，零件的熱變形也小。
2、電流變（ER）技術(shù)
電流變技術(shù)是一項(xiàng)新興的，并具有廣闊應(yīng)用前景的高新技術(shù)。它的理論技術(shù)是利用某些特殊的液體在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電流變效應(yīng)。這種效應(yīng)會(huì)使液體在電場(chǎng)的作用下停止流動(dòng)并固話，使鋁型材具有抗剪切能力。應(yīng)用電流變液體可以在不加電場(chǎng)時(shí)確認(rèn)好鋁型材的加工位置，施加電場(chǎng)后就可以準(zhǔn)確定位和安裝。因此這個(gè)方法無需夾緊，變形小，精度高。
4、其他加工技術(shù)
除了激光加工技術(shù)，還有一些非接觸性的加工方法。比如水射流加工、線切割加工、超聲波加工、離子束加工、等離子體加工等等。這些先進(jìn)的加工技術(shù)同樣具有加工變形量小的特點(diǎn)。
展開 HyperXtrude在鋁型材模具設(shè)計(jì)中 的作用
作者：Simwe 來源：Altair
簡(jiǎn)介
近年來，隨著我國(guó)鋁加工技術(shù)的發(fā)展，鋁型材的應(yīng)用越來越廣泛，但工業(yè)鋁型材具有斷面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于擠壓等特點(diǎn)，因此合理設(shè)計(jì)鋁型材擠壓模具是大型鋁型材的關(guān)鍵。叢林集團(tuán)在使用HyperXtrude模擬分析軟件的過程中，經(jīng)過不斷探索，將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念、經(jīng)驗(yàn)與有限元模擬分析軟件HyperXtrude有機(jī)結(jié)合起來，最大限度的減少了試模次數(shù)，降低了成本。
挑戰(zhàn)
一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經(jīng)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(shí)的速度均勻控制在一定的范圍內(nèi)，二是模具強(qiáng)度（這里主要分析模具變形、失效）應(yīng)符合要求。金屬流出模口時(shí)的速度應(yīng)在一定的范圍內(nèi)是為了保證擠出型材不出現(xiàn)扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現(xiàn)象；模具強(qiáng)度應(yīng)符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預(yù)防模具塑性變形導(dǎo)致模具報(bào)廢。彈性變形導(dǎo)致擠出型材產(chǎn)生“偏壁現(xiàn)象”，對(duì)一些難以避免的“偏壁現(xiàn)象”，在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常加入：“預(yù)變形量”。
圖1所示為一實(shí)際型材截面圖。此鋁型材結(jié)構(gòu)較為特殊，考慮到模具強(qiáng)度，決定采用三模芯假分流。難點(diǎn)是模芯一旦內(nèi)外受力不均，容易偏心。如何設(shè)計(jì)模具保證型材成型是面臨的挑戰(zhàn)。
叢林集團(tuán)對(duì)幾種工業(yè)鋁型材（包括車體型材）的實(shí)際試模結(jié)果與基于HyperXtrude軟件模擬結(jié)果的分析對(duì)比，從金屬流出模口時(shí)的速度和是模具彈性變形兩個(gè)方面進(jìn)行了比較。圖2為根據(jù)三維設(shè)計(jì)建立的擠壓仿真分析模型。
使用HyperXtrude進(jìn)行仿真分析后得到的結(jié)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 簡(jiǎn)介
近年來，隨著我國(guó)鋁加工技術(shù)的發(fā)展，鋁型材的應(yīng)用越來越廣泛，但工業(yè)鋁型材具有斷面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于擠壓等特點(diǎn)，因此合理設(shè)計(jì)鋁型材擠壓模具是大型鋁型材的關(guān)鍵。叢林集團(tuán)在使用HyperXtrude模擬分析軟件的過程中，經(jīng)過不斷探索，將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念、經(jīng)驗(yàn)與有限元模擬分析軟件HyperXtrude有機(jī)結(jié)合起來，最大限度的減少了試模次數(shù)，降低了成本。
挑戰(zhàn)
一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經(jīng)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(shí)的速度均勻控制在一定的范圍內(nèi)，二是模具強(qiáng)度（這里主要分析模具變形、失效）應(yīng)符合要求。金屬流出模口時(shí)的速度應(yīng)在一定的范圍內(nèi)是為了保證擠出型材不出現(xiàn)扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現(xiàn)象；模具強(qiáng)度應(yīng)符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預(yù)防模具塑性變形導(dǎo)致模具報(bào)廢。彈性變形導(dǎo)致擠出型材產(chǎn)生“偏壁現(xiàn)象”，對(duì)一些難以避免的“偏壁現(xiàn)象”，在設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)常加入：“預(yù)變形量”。
圖1所示為一實(shí)際型材截面圖。此鋁型材結(jié)構(gòu)較為特殊，考慮到模具強(qiáng)度，決定采用三模芯假分流。難點(diǎn)是模芯一旦內(nèi)外受力不均，容易偏心。如何設(shè)計(jì)模具保證型材成型是面臨的挑戰(zhàn)。
“ HyperXtrude軟件的模擬結(jié)果與實(shí)際試模結(jié)果的接近程度很高，基本能夠反映出設(shè)計(jì)問題及缺陷。模擬結(jié)果對(duì)于模具設(shè)計(jì)具有非常重要指導(dǎo)意義，可以作為模具設(shè)計(jì)的強(qiáng)有力工具。”
解決方案
叢林集團(tuán)對(duì)幾種工業(yè)鋁型材（包括車體型材）的實(shí)際試模結(jié)果與基于HyperXtrude軟件模擬結(jié)果的分析對(duì)比，從金屬流出模口時(shí)的速度和是模具彈性變形兩個(gè)方面進(jìn)行了比較。圖2為根據(jù)三維設(shè)計(jì)建立的擠壓仿真分析模型。
展開 行業(yè)：鋁型材擠壓
挑戰(zhàn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于擠壓
Altair 解決方案：利用 Altair HyperXtrude 擠 壓仿真軟件對(duì)實(shí)際型材模 具進(jìn)行虛擬試模，并與實(shí)際 結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)際使用經(jīng) 驗(yàn)表明使用 HyperXtrude 接合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，可以有效減 少試模次數(shù)，降低成本。
優(yōu)點(diǎn)：減少試模次數(shù) ; 降低生產(chǎn)成本
背景介紹
近年來，隨著我國(guó)鋁加工技術(shù)的發(fā)展，鋁型材的應(yīng)用越來越廣泛，但工業(yè)鋁型 材具有斷面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難于擠壓等特點(diǎn)，因此合理設(shè)計(jì)鋁型材擠壓模具是大型鋁型 材的關(guān)鍵。叢林集團(tuán)在使用 HyperXtrude 模擬分析軟件的過程中，經(jīng)過不斷探索， 將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理念、經(jīng)驗(yàn)與有限元模擬分析軟件 HyperXtrude 有機(jī)結(jié)合起來， 最大限度的減少了試模次數(shù)，降低了成本。
挑戰(zhàn)
一般來說，一套好的擠壓模具，在擠壓條件已經(jīng)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(shí)的速度均勻控制在一定的范圍內(nèi)，二是模具強(qiáng) 度（這里主要分析模具變形、失效）應(yīng)符合要求。金屬流出模口時(shí)的速度應(yīng)在一定 的范圍內(nèi)是為了保證擠出型材不出現(xiàn)扭擰、波浪、彎曲和供料不足等現(xiàn)象；模具強(qiáng) 度應(yīng)符合要求主要是為了減少模具彈性變形、預(yù)防模具塑性變形導(dǎo)致模具報(bào)廢。彈 性變形導(dǎo)致擠出型材產(chǎn)生“偏壁現(xiàn)象”，對(duì)一些難以避免的“偏壁現(xiàn)象”，在設(shè)計(jì)時(shí) 經(jīng)常加入：“預(yù)變形量”。
圖 1 所示為一實(shí)際型材截面圖。此鋁型材結(jié)構(gòu)較為特殊，考慮到模具強(qiáng)度，決 定采用三模芯假分流。難點(diǎn)是模芯一旦內(nèi)外受力不均，容易偏心。如何設(shè)計(jì)模具保 證型材成型是面臨的挑戰(zhàn)。
“ HyperXtrude 軟件的模擬結(jié)果與實(shí)際試模結(jié)果的接近程度很高，基本能夠反 映出設(shè)計(jì)問題及缺陷。
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3 懸臂類鋁型材擠壓模具的數(shù)值模擬分析
3.1 鋁合金型材擠壓參數(shù)選擇
鋁合金的擠壓參數(shù)選擇和設(shè)定對(duì)研究分析的結(jié)果起著決定的作用，本研究的擠壓參數(shù)[4]如表3所示。
表3 擠壓參數(shù)
3.2 HyperWorks鋁合金擠壓數(shù)值模擬步驟
HyperWorks鋁合金擠壓數(shù)值模擬步驟包括前處理和后處理。前處理包括以下步驟：導(dǎo)入模具幾何模型、幾何清理、網(wǎng)格劃分、定義邊界條件、HyperXtude
摘 要：通過對(duì)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(duì)模具強(qiáng)度的影響。通過正交試驗(yàn)方法研究這三種影響因素對(duì)懸臂類鋁型材擠壓模具強(qiáng)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(jié)果表明，鋁型材擠壓模具的高度對(duì)下模具最大應(yīng)變值影響顯著，影響主次順序?yàn)殇X型材擠壓模具的高度、擠壓型材的厚度、鋁型材的寬度。
關(guān)鍵詞：懸臂;擠壓模;有限元;HyperWorks
1 模具結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì)方案及分析
1.1 模具結(jié)構(gòu)初始設(shè)計(jì)方案
圖1所示為某電動(dòng)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(zhǎng)寬比接近2，矩形框上有8個(gè)圓形凸臺(tái)。在保證模具零件強(qiáng)度的前提下，為了使金屬流動(dòng)更均勻，根據(jù)型材擠壓形狀的實(shí)際需要，模具初始設(shè)計(jì)采用蝶形、4分流孔結(jié)構(gòu)，分流孔前端設(shè)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(biāo)定已加密。售短期或長(zhǎng)期使用期限。
在非標(biāo)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常用到鋁型材，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(shí)，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。鋁型材連接方式也是多樣化的，咱們直觀學(xué)機(jī)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(jiǎn)單介紹一下鋁型材的20種連接方式，采用動(dòng)圖的形式演示，比較直觀，大家可以保存。
鋁擠壓型材，在鋁合金型材平面厚度發(fā)生變化的交接處或鋁型材分流模與平模的交接處會(huì)出現(xiàn)凸凹不平的現(xiàn)象，一般肉眼可能無法分辨，但通過表面處理，特別是進(jìn)行鋁型材噴涂表面處理時(shí)，表面會(huì)形成在暗影或骨影。
一 分析生產(chǎn)原因：
1、鋁型材模具分流孔設(shè)計(jì)比例不當(dāng)
提高鋁合金型材成品率是降低企業(yè)生產(chǎn)成本最直接和有效的方法。成品率每提高1個(gè)百分點(diǎn)，鋁材的生產(chǎn)費(fèi)用將降低23元～30元，以一個(gè)年產(chǎn)1萬(wàn)t鋁型材的企業(yè)來說，若每噸鋁型材的成品率提高5個(gè)百分點(diǎn)，每年可節(jié)約125萬(wàn)元，而這125萬(wàn)元是純利潤(rùn)。成品率的提高是建立在產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，與產(chǎn)量又是同比關(guān)系。提高成品率是一個(gè)系統(tǒng)工程，通過單一工藝方法很難大幅提高成品率，必須是多環(huán)節(jié)的累積提高。提高成品率又是一個(gè)細(xì)致的工作
鋁型材的主要用有如下：
1、建筑鋁型材（門窗、幕墻）
2、散熱器鋁型材
3、一般工業(yè)鋁型材：主要用于工業(yè)生產(chǎn)制造，如自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備、骨架等，可以開模定制。
4、軌道車輛結(jié)構(gòu)鋁合金型材：主要用于軌道車輛車體制造。
5、裝修鋁型材，制作成鋁合金面框，裝裱各種裝飾畫。
鋁型材的主要有如下應(yīng)用：
1、建筑鋁型材（門窗、幕墻）
2、散熱器鋁型材
3、一般工業(yè)鋁型材：主要用于工業(yè)生產(chǎn)制造，如自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備、骨架等，可以開模定制。
4、軌道車輛結(jié)構(gòu)鋁合金型材：主要用于軌道車輛車體制造。
5、裝修鋁型材，制作成鋁合金面框，裝裱各種裝飾畫。
