鋁型材擠壓機是指將鋁合金高溫鑄坯通進(jìn)專用模具內(nèi)，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(xué)功用的鋁合金揉捏型材。鋁型材揉捏成型進(jìn)程非常復(fù)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(biāo)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(biāo)題。因而，揉捏模具的規(guī)劃制作質(zhì)量和其運用壽數(shù)就成了揉捏進(jìn)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(guān)于前進(jìn)1出產(chǎn)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(fù)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(fù)試模、修模才干投進(jìn)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(chǎn)品不斷向大型化、扁寬化、薄壁化、高精化、復(fù)雜化和多用途、多功用、多種類、長壽數(shù)方向開展，改進(jìn)傳統(tǒng)的模具規(guī)劃辦法已變成當(dāng)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(chǎn)品模型、聯(lián)系揉捏技能與操控參數(shù)、完結(jié)其成形進(jìn)程剖析和相應(yīng)模具優(yōu)化規(guī)劃的一種數(shù)值技能。

詳細(xì)做法為:在揉捏模初步規(guī)劃的基礎(chǔ)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(jìn)程，獲得揉捏變形體內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)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(dǎo)流槽等模具構(gòu)造對成形鋁材活動的影響，模具運用進(jìn)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(fù)，直到模具規(guī)劃計劃滿足產(chǎn)品規(guī)劃請求和產(chǎn)品質(zhì)量請求停止[2]。這實踐上是將出產(chǎn)現(xiàn)場的”試模-修模-試?！边M(jìn)程轉(zhuǎn)移到核算機上完結(jié)，以有些更換模具規(guī)劃制作進(jìn)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(chǎn)本錢，并據(jù)此規(guī)劃出高質(zhì)量的鋁型材揉捏模具。

當(dāng)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(nèi)外還沒有專門關(guān)于鋁型材揉捏模開發(fā)的CAE軟件，所以，當(dāng)模具工程師憑借一些通用或?qū)Ｓ肅AE軟件(如ANSYS/ＬＳ ＤＹ ＮＡ、ＭＡＲＣ/ＡｕｔｏＦｏｒｇｅ、Ｄｅｆｏｒｍ等)進(jìn)行模具規(guī)劃計劃和模具構(gòu)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(yīng)有限元剖析辦法有必要有較深進(jìn)的了解，這關(guān)于作業(yè)在出產(chǎn)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(jìn)模具的質(zhì)量，增強企業(yè)市場競爭力。然而，只有處理了上述標(biāo)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(gòu)造公正且經(jīng)濟實用的揉捏模具是一件十分復(fù)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(jìn)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(jìn)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(biāo)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(yīng)變場的斷定和各種強度的校核，進(jìn)而優(yōu)化其構(gòu)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(jìn)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(jìn)行優(yōu)化；閆洪等人[5]將CAE概念引入模具規(guī)劃進(jìn)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(nèi)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(jìn)程、應(yīng)力場和溫度場散布及改變、沖突與潤滑等標(biāo)題進(jìn)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(jìn)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(jìn)行了體系論說。國內(nèi)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(gòu)造進(jìn)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(nèi)外開展現(xiàn)狀和趨勢

對鋁型材的揉捏進(jìn)程進(jìn)行數(shù)值模仿能夠猜想實踐揉捏進(jìn)程中也許呈現(xiàn)的缺點，及早優(yōu)化模具構(gòu)造規(guī)劃、調(diào)整擠出技能參數(shù)和有關(guān)于性的指明技能處理計劃。國內(nèi)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(jìn)程進(jìn)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(biāo)題進(jìn)行了簡化，對全部揉捏進(jìn)程進(jìn)行了不失準(zhǔn)確的數(shù)值模仿，一起也減少了核算量。關(guān)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(jìn)程進(jìn)行了二維模仿，得出了揉捏進(jìn)程中鋁合金的應(yīng)力、應(yīng)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(jìn)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(gòu)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(jìn)程進(jìn)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(yīng)力、應(yīng)變和溫度場散布狀況以及全部成形進(jìn)程中模具載荷隨成形時刻的改變狀況。關(guān)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(jìn)程進(jìn)行了三維有限元模仿和剖析，獲得了型材揉捏進(jìn)程的位移場、應(yīng)變場、應(yīng)力場。對實踐型材揉捏中技能參數(shù)挑選和模具構(gòu)造尺度的批改起到了重要指導(dǎo)效果。關(guān)于揉捏進(jìn)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(zhì)鋁合金中的技能進(jìn)行了研討。該技能的開展和運用使出產(chǎn)功率和質(zhì)量都得到了大大前進(jìn)。美國的ＰｒａｄｉｐＫ.Ｓａｈａ[14]在1998年對鋁型材揉捏成型中熱動力學(xué)和沖突學(xué)進(jìn)行了研討。他選用熱力學(xué)數(shù)值模仿法構(gòu)造了3種不一樣的試驗?zāi)Ｐ?，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(jìn)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(jìn)行了實踐測量驗證；研討標(biāo)明，揉捏進(jìn)程中的沖突對型材的精度和表面質(zhì)量有直接影響，模具作業(yè)帶的磨損進(jìn)程取決于揉捏進(jìn)程中的熱動力學(xué)功用，揉捏熱動力學(xué)功用又受到揉捏變量的嚴(yán)重影響。

在二次開發(fā)方面，國內(nèi)的一些研討進(jìn)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(jìn)行了CAD/CAE/CAM研討，有用前進(jìn)了模具規(guī)劃制作功率。深圳大學(xué)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(xì)引導(dǎo)鋁型材揉捏模具的規(guī)劃進(jìn)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(xué)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(jié)了用ＵＩＤＬ對ANSYS進(jìn)行圖形用戶界面二次開發(fā)的通常進(jìn)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(yīng)的圖形驅(qū)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(jìn)行金屬塑性成形進(jìn)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(jìn)程進(jìn)行了模仿，為前進(jìn)鍛件質(zhì)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(cè)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(nèi)簡直還沒有。有些二次開發(fā)在詳細(xì)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(jìn)鋁型材揉捏模具規(guī)劃與制作水平是改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)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(nèi)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(jìn)程和揉捏技能)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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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