采取 HyperXtrude的铝型材挤压模具设计仿真实战

1 概述

近些年 来，跟着 我国铝加工手艺 的成长 ，铝型材的运用 愈来愈 普遍 ,构造 也趋于年夜 型化和复杂化，验收要求也愈发的严厉 。模具设计是铝型材出产的最首要 环节，而模具的成功与否很年夜 水平 依靠 设计者的经验，而且还要经由 试模来验证模具设计的公道 性。当模具在试模进程 泛起 与设计者预期纷歧 致的时刻 ，只能对模具点窜 再进行试模。而操纵较量争论 机仿真手艺 可以到达 缩短设计周期，削减 试模次数的目的。本文针对一截面较复杂的铝型材模具，采取 Altair公司的HyperXtrude专业铝型材仿真软件，阐发了该模具在挤压进程 中可能会碰到的问题，并按照成绩对模具做对应的点窜 。

2 铝型材实例阐发

下图所示铝型材是需要做摹拟 的铝型材截面，从图1中可以看出该类铝型材截面的悬臂较多，两个空心之间毗连的横边较长且壁厚不均，在挤压时轻易 引发 年夜 面不屈 、偏壁、开收口等一系列缺点 ，严重的会发生 起海浪 不成型的环境，如许 就在模具设计上带来必然 的难度，之前几套外厂模具均试模8到9次并经由 修模工频频 修模才及格 。

图1铝型材截面

3 设计方案与仿真模子 的设立建设

鉴于以上几个身分 ，设计人员连系 本身 的经验，得出以下设计方案，如图2所示（图3为该模具的三维模子 ）：

图2铝型材挤压模具设计方案

图3铝型材挤压模具设计三维模子

按照三维设计设立建设的挤压仿真阐发模子 ，如图4所示：

图4 仿真阐发模子

4 仿真摹拟 成绩及成绩阐发

利用 HyperXtrude软件进行仿真阐发后获得 的成绩以下 ：

A．速度云图

图5 挤压速度云图

B．小模芯横向（X标的目的）的偏移：

图6

从图中可以看出阁下 两模芯各向外平均 地偏了0.3-0.4mm，申明 该设计模芯周边的孔分派 流量适合 ，模芯不至于偏得太年夜 ；

C．上模受力：

图7

D．下模受力：

图8

E．上模正面受压下沉：

图9

从图7~图9中可以看出上模桥位所受应力最年夜 为565.8MPa，泛起 在两模芯外侧的4个桥上；而下模遭到 最年夜 应力也只是458MPa，连系 有关H13钢许用应力的资料及以往经验可以得出，该模具设计方案对照 幻想 ，强度足够。而上模受压最年夜 下沉量也仅仅为0.20mm。一般环境下，我们可以经由过程 不雅 察上模下沉环境，阐发模具受压中心是不是 就是模具的正中心，以免 模芯扭拧，该模是上下阁下 对称的模具，这点可以不斟酌 。

F. 下模受压下沉：

图10

从图中可以看出下模的工作带受铝流体的冲击压沉了最多0.10MM，泛起 在角位。

G. 成绩阐发及优化

从出料速度的云图中可以看出：最快的速度泛起 在周围 接近 中心的悬臂处；最慢的速度泛起 在两个模芯的上下壁厚最薄的悬臂上；连系 以往经验，整体出料趋向 外形 最好呈中心凹陷状，如许 的出料趋向 目的是为了不 型材中心部份 因为 下模弹变，而引发 促流致使 该部份 出料快乃至 起海浪 ；经由过程 对照 上下模弹变量的年夜 小来赐与 长悬臂部份 出料速度的抵偿，所以模芯间的横边是要比摹拟 的成绩要更快一些；弹变对 几悬臂的影响也是可以预感 获得 的；而两模芯偏壁量其实不 年夜 ，只是会对外侧面发生 一点点阻碍感化 ；基于以上斟酌 ，设计人员对设计方案做了以下的点窜 ：

图11 壁厚薄的悬臂下模精沉

图12 工作带点窜 环境

从图中可以看到，设计在型材外端壁厚最薄的4支悬臂做了精沉处置惩罚 ，斟酌 到工作带太短 会轻易 引发 下模掉 效，要使该处速度尽量 加速 ，在焊合室入料面精沉，是有用 的方式 ；除 年夜 幅度的点窜 工作带调剂 流速之外，还对应的点窜 了型材遍地 的壁厚，特别 是模芯间的横面壁厚。经由 年夜 量经验堆集，我们知道，按照摹拟 成绩下模遍地 下沉量的年夜 小来对型材做预变形的抵偿，是根基 公道 的。

5铝型材现实 试模环境

图13铝材挤压模具上机试模后的料头实拍

从现实 挤压的料头可以看出，整体出料较平，各悬臂速度差别 不年夜 ，且并没有发生 开收口等现象，铝型材截面尺寸也在公役 规模内，一次试模及格 ，到达 摹拟 阐发目的。

6 结论

基于 HyperXtrude 铝型材模具热挤压仿真系统，对铝型材挤压模具初始方案的稳态活动 进程 进行数值摹拟 ，阐发了型材出口处的金属活动 速度及模具构造 的变形（包孕 上模模芯的偏移与下模工作带的偏移引发 流速转变 ），指出模具挤压进程 中潜伏 的问题而且 做了响应 的点窜 ，以到达 尽量 地削减 试模次数的目的，从而削减 了模具上机及维修所需的相干 费用，并提高模具的产量与寿命，为铝型材企业缔造 更年夜 的效益。

1．针对特定型材提出一种阐发方式 ，指出经由过程 连系 上下模的变形量做出响应 的设计点窜 ，以到达 模具设计优化结果 。

2．经由过程 有限元阐发, 证清楚明了 HyperXtrude的数值摹拟 阐发能有用 指点 铝合型材模具的设计, 发现潜伏 的问题并赐与 批改 ，提高设计的成功率,为铝型材企业提高效益。