鋁型材擠壓過程數(shù)值模擬及模具設(shè)計.pdf

1、鋁及鋁合金因其具有密度小、可強化、易加工、耐腐蝕、無低溫脆性、良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性且外表美觀等特點，被廣泛用于航空飛行器、鐵道車輛、民用裝飾材料及包裝材料等各行業(yè)中。用擠壓的方法生產(chǎn)空調(diào)用鋁型材，既節(jié)約金屬又具有很高的生產(chǎn)效率。 本文通過工藝實驗和有限元數(shù)值模擬，對空調(diào)用小直徑薄壁鋁管擠壓成形技術(shù)進行了研究和開發(fā)。 設(shè)計制作了內(nèi)螺紋鋁管一次擠壓成形模具，并使用此模具進行了擠壓工藝試驗。通過試驗發(fā)現(xiàn)：由于鋁在高溫時，其熱膨脹

2、系數(shù)及粘性較大，故試驗中擠壓出的內(nèi)螺紋鋁管的螺紋升角、齒高與模具芯頭設(shè)計值存在一定的差異；同時，螺紋升角不僅與模具結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計有關(guān)，還應(yīng)考慮金屬的高溫擠壓性能、擠壓工藝等因素。試驗表明，管材擠壓速度、模具芯頭轉(zhuǎn)動速度越大，則螺紋升角變大，但同時變形金屬來不及充填芯頭螺紋齒槽，使得內(nèi)螺紋鋁管齒高減小。 對采用分流組合模來擠壓小直徑薄壁純鋁圓管的過程應(yīng)用DEFORM—3D三維有限元軟件進行了模擬分析，得出了模具焊合室深度以及工作帶

3、長度對擠壓力、坯料的應(yīng)力應(yīng)變、模具的應(yīng)力等物理場量的影響規(guī)律，據(jù)此對模具結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了改進。模擬結(jié)果表明，分流模上模的應(yīng)力集中主要分布在分流橋和模芯部位，下模的應(yīng)力集中分布在工作帶附近和焊合室圓角過渡區(qū)；焊合室深度和工作帶長度對產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。通過試驗得知，加大焊合室深度和工作帶長度能夠提高產(chǎn)品焊縫強度和表面質(zhì)量。 對采用分流組合模來擠壓小直徑薄壁純鋁圓管的過程進行了熱力耦合有限元模擬，得出了坯料預(yù)熱溫度對擠壓力、金屬變形溫