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铝型材宽展挤压模具设计及数值模拟王岩1，王孟君1，周漪1，陈新欢1，袁玉宝2，潘学著2(1.中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，湖南长沙410083；2.广亚铝业有限公司，广东佛山528237）摘要：针对“鱼”形空心型材的宽展挤压模具设计，分析了多级宽展和宽展角度对金属速度场、温度场、应力应变场、模具受力及焊合力等情况的影响。
研究结果表明，采用递减型二次宽展模具金属流速均匀，模具变形较小，焊合质量好，挤出型材无弯曲、扭拧等缺陷。
关键词：铝型材；挤压模具；多级宽展；宽展角中图分类号：TG375+.41文献标识码：A文章编号：1005-4898(2017)03-0004-05doi ：10.3969/j.issn.1005-4898.2017.03.01基金项目：佛山市科技创新平台建设专项资金（2013GQ100082）；“十三五”国家重点研发计划（2016YFB0300901）。
作者简介：王岩（1993－），女，河北石家庄人，硕士研究生，主要从事模具设计及挤压模拟的研究。
收稿日期：2016－12－270前言随着航空航天、轨道交通等制造行业的快速发展，大宽厚比、多型腔、薄壁扁宽化、断面复杂化的型材需求量迅猛增长，使得宽展挤压在实际应用中受到越来越多的关注。
目前，大型整体铝合金壁板型材的挤压生产工艺主要有圆挤压筒挤压法、扁挤压筒挤压法、宽展模挤压法等。
其中，宽展挤压基本思想是在挤压筒壁板模前增加设置一道所谓的宽展模，首先通过预成型将圆铝锭展宽成与型材近似的截面，进而生产出腹板宽度比挤压筒内径更大更宽的铝合金型材[1～4]。
宽展挤压的生产成本相对低廉、效率高，非常适合生产品种繁多而数量不大的铝合金型材，但目前我国铝型材挤压模具中宽展模具的实际引用量并不大[5～7]。
本文以“鱼”形空心型材的宽展挤压模具设计为例，研究多级宽展和宽展角对金属速度场、温度场、应力应变场、模具受力及焊合力等情况的影响，以期为宽展模具设计提供指导。
基于有限元的模拟挤压铸造凝固过程数学模型分析挤压铸造是一种重要的金属加工方法，它可以制造出高质量、高性能的金属制品。
在挤压铸造过程中，金属经过加热、挤压、冷却和凝固等多个阶段，其中凝固过程对于制品的性能和质量起着重要作用。
因此，研究挤压铸造凝固过程的数学模型，对于提高制品的性能和质量具有重要的意义。
本文基于有限元方法，对挤压铸造凝固过程进行数学模拟和分析。
具体地，我们考虑了典型的挤压铸造凝固过程，在模型中考虑了金属液体的流动、传热和凝固等物理现象。
通过对模型进行数值求解，我们得到了金属的温度和凝固过程的演化规律，进而分析了挤压铸造制品的性能和质量。
首先，我们考虑了金属流动和传热的数学模型。
我们假设金属液体是一种不可压缩流体，满足机械平衡和质量守恒的连续性方程式。
同时考虑了金属液体在挤压模具中受到约束后，其流动与形变之间的耦合关系。
根据传热学理论，我们将金属液体和模具的传热过程建模为一个二维的热传导问题，其中考虑了辐射传热的影响。
通过建模和求解，我们得到了金属液体在挤压模具中的流动和温度场分布。
接着，我们考虑了金属凝固过程的数学模型。
我们假设金属的凝固是一个自由界面问题，其中金属液体和固体的转化由一个相变温度和一个相变潜热描述。
根据热传导方程和Stefan条件，我们建立了金属凝固过程的数学模型，并采用了两种不同的数值方法对其进行求解。
一种方法是显式时间步进法，该方法适用于较简单的凝固过程；另一种方法是Crank-Nicolson方法，该方法对凝固过程的细节和物理机制进行了更加精确的建模和求解。
通过对凝固过程的模拟和分析，我们得到了凝固界面的演化规律和凝固效率的计算结果。
105科学技术Science and technology挤压速度对铝合金型材挤压过程的影响分析梁奕清（广东兴发铝业有限公司，广东 佛山 528000）摘 要：众所周知，铝型材挤压过程重要工艺参数是挤压速度，需在挤压过程中依据铝合金型材挤压要求规范操作，控制挤压速度，保证工艺质量。
其中，挤压速度对挤压产品质量、生产率、模具寿命等有直接性影响，因挤压速度的加快会使铝合金型材温度升高，极易引发铝合金型材变形情况，也说明控制挤压速度影响其温度，依据挤压产品温度要求，合理控制挤压速度，保证挤压产品综合效果。
关键词：挤压速度；铝合金型材；挤压过程；影响中图分类号：TG379 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2021）10-0105-2 收稿日期：2021-05基金项目：广东省重点领域研发计划项目（项目编号2020B010186001）。
作者简介：梁奕清，男，生于1981年，广东佛山人，工科学士，材料科学高级工程师，研究方向：铝合金挤压成形技术、铝合金新材料开发。
挤压产品的产生使用铝合金型材，是因此类材料的焊接性能好、塑性佳、密度小等优势，能取代传统化钢铁材料。
当前，铝合金型材挤压技术广泛应用在各领域中，并发挥着重要作用，如工业领域、民用领域等。
在此项技术应用过程中可提升产品生产效率、工艺质量，提供合理控制挤压速度影响铝合金型材挤压效果，保证挤压产品合格率。
1 建立数值模拟模型1.1 构建模具本文选择空心铝型材为研究对象，在型材积压过程中应用Pro/E 软件完成模具构建工作，搭配MSC －Superforge 软件，增强挤压速度不同情况下的挤压过程中模具温度、载荷变化情况等，为挤压速度对铝合金型材挤压过程的影响提供重要信息数据[1]。
构建模具阶段，主要是对空心铝型材规格的处理，设计其截面尺寸60mm*20mm，壁厚3mm，采取平面分流模挤压成形方式，由Pro /E 软件构建分流模。
此外，坯料以Al6063合金为主（170mm*50mm）；模具以H13为主；挤压比λ=51.1。
基于PROE的铝合金型材挤压成型数值模拟及模具结构优化研究郑有想【摘要】随着铝合金大型空心截面型材的结构形状越来越复杂,以及对成形件质量、强度、寿命和可靠性的要求不断提高,传统的工艺设计方法已经不能满足其快速发展,出现了试制周期长、产品合格率不高、产品的工艺稳定性无法保证等问题.因此,采用PROE软件对某一高速列车车壁的大型空心截面型材的挤压成形工艺进行模拟仿真,并对模具型腔内铝材的变形机制和流动规律进行了系统的研究,获得了模具结构参数和工艺参数对挤压成形过程的影响规律.提出了两种优化设计方案,经过对比试验的验证表明,优化后的模具结构有效地解决了初始模具中的整体应力分布不均的问题.【期刊名称】《轻合金加工技术》【年(卷),期】2014(042)011【总页数】6页(P38-42,63)【关键词】空心铝合金型材;挤压成形;模具;PROE;数值模拟【作者】郑有想【作者单位】长江工程职业技术学院,湖北武汉430212【正文语种】中文【中图分类】TG146.21;TG335.55随着全球经济一体化的不断深入发展，加工制造业在国民经济中发挥着越来越重要的作用，而以高生产效率、高质量、高柔性化著称的模具制造业是其中最重要的制造业技术之一［1］。
挤压成形是模具制造业中高效精密的成形工艺，其对成形材料的各项性能有着严格的要求，其在铝合金成形应用最为广泛，充分发挥了铝合金材料质量轻而强度高的优点，所生产的铝合金挤压产品具有高质量和高的使用寿命。
而传统的挤压成形方法弊端很多，比如新产品的试制周期长、需要多次试模和修模、产品的工艺稳定性无法保证等。
随着成形件的结构形状越来越复杂，以及对成形件质量、强度、寿命和可靠性的要求不断提高，传统的工艺设计方法已经远远不能满足挤压成形行业的快速发展和突破［2］。
计算机技术和软件技术的快速发展为挤压过程的数值仿真提供了有力的工具，可以实时仿真挤压成形的金属充型和流动过程中的流场、温度场变化，揭示金属的真实流动规律，获得温度、速度、应变、应力等工艺参数［3］，为模具结构的优化和工艺参数的调整提供有力的数据支撑，保证经优化后的挤压产品具有高质量的同时，提高设计和生产效率，降低成本和试制周期。
Simufact软件在铝型材挤压模具设计数值模拟的应用1引言我国拥有极其丰富的铝矿资源。
随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，除航空航天工业外，建筑、交通运输、电力电器、化工、石油、农机和日常用品等部门对铝的需求量也越来越大。
用挤压的方法生产铝型材，既节约金属，生产效率又高[1]。
分流组合模广泛地应用于生产各种规格和形状的管材和空心铝型材的挤压模具结构类型。
该类模具不仅可以生产复杂内腔的铝型材，而且可拆换、加工容易、成本较低[2]。
目前该类模具的设计很大程度上取决于经验和反复试模，在反复试模的过程中浪费大量的人力物力和财力。
本文采用Simufact有限元软件对我公司设计的模具进行挤压过程的数值模拟，揭示金属的真实流动规律和各种物理场的分布，预测实际生产中可能产生的各种缺陷，从而在设计阶段对模具进行优化，以提高模具的质量。
2Simufact软件介绍在传统有限元模拟中，多采用Lagrange法[3-6]，但铝型材挤压过程属于非线性大变形，挤压比非常大，金属变形剧烈，这就不可避免地遇到网格再划分的问题。
而由于铝型材壁厚一般很薄，这给网格划分带来极大的困难，从而使得金属塑性成形的有限元模拟无法进行下去[7]。
有限体积法以前多用于模拟流体的流动过程。
近年来，部分学者也逐渐将有限体积法用于模拟金属的塑性成形问题。
基于Euler的有限体积法是将网格固定在空间，材料在流动过程中Euler网格不发生变化。
因此，用有限体积法模拟大变形塑性成形问题可以很好地避免网格再划分问题。
Simufact软件是基于MSC.SuperForm和MSC.SuperForge开发的材料加工工艺仿真优化平台[8]。
同时拥有MARC（有限元法）和Dytran（有限体积法）求解器。
在铝型材的模拟过程中，一般采用Dytran有限体积法。
Simufact使用专业化语言，便于专业人士使用；提供专业的材料数据库，并可以由用户自己输入数据或修改数据；提供各种压力加工设备；拥有IGES、UG、Pro/E、CATIA、Parasolid和Solidworks等各种主流CAD接口；分析计算的自动化程度高，用户不需要输入很多计算控制参数；界面设计简单易懂。
铝型材挤压过程数值模拟及模具设计的开题报告一、选题背景及意义随着工业化进程的不断推进，各种金属制品的需求量也越来越大。
而铝型材作为一种轻薄高强、易加工的金属材料，因其良好的性能和应用范围而受到越来越广泛的关注。
铝型材的加工方法主要有挤压和拉拔两种方式。
其中，挤压工艺具有生产效率高、工艺适应性强、材料利用率高等优势，因此被广泛应用于铝型材的制造过程中。
在铝型材的挤压工艺中，模具是至关重要的关键环节。
模具的设计质量直接影响到铝型材的成型质量和生产效率。
现代科学技术的发展已经使得模拟计算成为了模具设计和制造过程中不可缺少的一环。
因此，通过数值模拟对铝型材的挤压工艺进行优化，同时结合合理的模具设计，能够有效地提高生产效率、降低造成工艺难度、并且保证铝型材的质量，具有非常重要的意义。
二、研究目的及任务本次研究的目的是为了通过数值模拟，优化铝型材挤压过程中的工艺参数，并结合合理的模具设计，提高铝型材的成型精度和生产效率。
具体任务包括：1、通过数值模拟，优化挤压过程中的主要工艺参数，如挤压速度、温度、润滑剂等。
2、设计适合挤压工艺要求的型材模具，确保型材的成型精度和生产效率。
3、在实际生产中对研究结果进行验证，同时不断进行优化和改进，提高铝型材的成型质量和生产效率。
三、研究方法本次研究的主要方法是数值模拟。
首先，需要对铝型材挤压过程的具体工艺流程和工艺参数进行分析和研究。
然后，通过建立铝型材挤压数值模型，模拟出整个挤压过程，并对模拟结果进行分析和评估，优化工艺参数，以达到最佳的挤压效果。
同时，结合数值模拟结果，设计出合理的型材模具，确保型材的成型精度和生产效率。
最后，在实际生产中进行验证，并不断优化改进，提高工艺效率和产品质量。
四、预期研究结果通过本次研究，预期达到以下几个方面的预期结果：1、建立完整的铝型材挤压数值模型，对挤压过程进行仿真模拟，得出挤压过程中的变形特征和影响因素。
2、优化挤压过程中的关键工艺参数，如挤压速度、温度、润滑剂等，以达到最佳的挤压效果。
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金管材因其轻质、高强、耐腐蚀等特性，在航空、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。
铝合金管材的挤压成形技术作为其生产过程中的关键环节，对于提高产品质量、降低成本具有重要意义。
本文基于有限元法，对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟，旨在优化工艺参数，提高生产效率。
二、铝合金管材挤压成形基本原理铝合金管材挤压成形是一种通过模具对金属坯料施加压力，使其在模具中发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的管材的工艺过程。
其基本原理包括材料变形理论、热力耦合理论等。
在这一过程中，金属的流动行为和材料的变形特性对最终产品的质量具有重要影响。
三、有限元法在挤压成形数值模拟中的应用有限元法是一种用于求解复杂工程问题的数值计算方法。
在铝合金管材挤压成形过程中，通过有限元法对金属流动、温度场、应力场等进行数值模拟，可以直观地了解材料在挤压过程中的变形行为和力学性能，为优化工艺参数提供依据。
四、铝合金管材挤压成形数值模拟模型建立1. 材料模型：根据铝合金的物理性能和力学性能，建立合理的材料模型。
2. 几何模型：根据实际生产中的挤压模具和坯料形状，建立几何模型。
3. 边界条件：根据实际情况设置合理的边界条件，如模具与金属的接触条件、金属与空气的对流换热等。
4. 有限元网格划分：将几何模型划分为有限个单元，以便进行数值计算。
五、铝合金管材挤压成形过程数值模拟结果分析通过对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟，可以得到金属的流动行为、温度场、应力场等数据。
通过对这些数据进行分析，可以了解金属在挤压过程中的变形行为和力学性能，为优化工艺参数提供依据。
此外，还可以通过模拟结果预测可能出现的缺陷和问题，提前采取措施进行预防和解决。
六、工艺参数优化及生产实践根据数值模拟结果，可以优化挤压速度、模具温度、坯料温度等工艺参数，以提高金属的塑性变形能力和产品的质量。
同时，还可以通过改进模具设计、调整挤压比等措施进一步提高生产效率。
【关键词】铝型材挤压数值模拟工艺优化【英文关键词】Aluminum profile extrusion numerical simulation technology optimization铝型材论文：铝型材挤压的数值模拟及工艺研究【中文摘要】铝合金型材在日常生活及生产领域应用越来越广泛,用挤压的方法生产铝型材,既节约金属又具有很高的效率。
在我国铝型材挤压行业中,挤压模具的设计普遍处于经验和类比设计阶段,一次上机成功率低而造成整体成本的上升,严重制约了我国铝挤压行业的发展。
随着CAD/CAM/CAE技术在实际生产中的应用范围越来越广泛,在保证计算精度和准确性的前提下,如何将数值模拟技术融入传统的铝型材挤压工艺中,对整个挤压行业的效益和发展具有重大意义。
本文首先介绍平面分流组合模的模具设计原则,论述任意拉格朗日欧拉法的基本原理与方程,分析铝合金挤压成形的数值建模过程方法,对生产中的例子进行数值模拟,验证软件模拟的准确性。
其次,建立挤压成形的模拟试验,探讨挤压速度、坯料预热温度、摩擦变化三种工艺参数的对挤压过程的影响。
随着挤压速度的增加,坯料的温度和模具的温度逐渐上升,温度最高的地方在出口工作带上,模具的导流孔的圆角部分存在流动死区,工作带的应力急剧升高。
采用不同的坯料预热温度进行模拟,变形金属温度沿挤压方向逐渐升高,随着坯料预热温度的升高,挤压压力逐渐下降。
随着摩擦系数的增加,整体温度上升,模具的载荷随着加大。
探讨平模模角变化对模具应力、金属流动均匀性和金属压力的影响。
分流模的分流比大小对挤压过程金属流动、模具温度、模具应力分布的影响。
基于挤压工艺参数和模具结构对挤压过程影响的探讨,本文最后选取某款散热器铝型材进行试验。
首先设计挤压模具,试模后的型材进行装配,水平度达不到要求；对初次设计方案进行数值模拟,建立有限元分析模型,对挤压过程进行模拟仿真,分析型材出口位移、金属流动速度、温度、流动应力、瞬态时的压力变化和模具温度、模具应力的分布,指出模具挤压过程中可能出现的问题。
