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鋁型材擠壓模具CAE有什么意義?

時間:2012-12-30 08:12來源:山東鋁材網 作者:www.www.quanlianaf.com 點擊:
鋁型材擠壓是指將鋁合金高溫鑄坯通入專用擠壓模具內,在擠壓機提供的強大壓力作用下,按給定的速度,將鋁合金從模腔中擠出,從
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  鋁型材擠壓是指將鋁合金高溫鑄坯通入專用擠壓模具內,在擠壓機提供的強大壓力作用下,按給定的速度,將鋁合金從模腔中擠出,從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學性能的鋁合金擠壓型材。鋁型材擠壓成型過程非常復雜,除了圓形和圓環形截面鋁型材的擠壓屬于二維軸對稱問題外,一般而言,其它形狀的鋁型材擠壓屬于三維流動大變形問題。
  因此,擠壓模具的設計制作質量和其使用壽命就成了擠壓過程是否經濟可行的關鍵之一。合理的設計與制造能大大延長模具壽命,對于提高1生產效率、降低成本和能耗具有重要意義。目前,我國型材擠壓模具設計基本上還停留在傳統的依靠工程類比和設計經驗的積累上。而實際上,鋁型材斷面越復雜,其擠壓變形的不均勻性就越顯著,從而造成新設計的模具很難保證坯料一次性的均勻流出,導致型材因扭擰、波浪、彎曲及裂紋等缺陷而報廢,模具也極易損傷,必須經過反復試模、修模才能投入正常使用,造成資金、人力、時間、資源等方面的浪費。
  因此,隨著鋁型材產品不斷向大型化、扁寬化、薄壁化、高精化、復雜化和多用途、多功能、多品種、長壽命方向發展,改進傳統的模具設計方法已成為當前鋁型材工業發展的迫切需求。鋁型材擠壓模CAE技術是利用CAD中建立的擠壓產品模型、結合擠壓工藝與控制參數、完成其成形過程分析和相應模具優化設計的一種數值技術。
  具體做法為:在擠壓模初步設計的基礎上,根據事先擬定的工藝試驗方案,利用計算機仿真整個擠壓成形過程,獲得擠壓變形體內的應力、應變、溫度、流速等物理量分布,以及擠壓各階段的壓力、溫度、速度等工藝參數變化情況;確定擠壓模工作帶斷面和分流孔、焊合腔、導流槽等模具結構對成形鋁材流動的影響,模具使用過程中可能出現的變形、塌陷、崩刃、裂口、磨損、”粘著”和疲勞等缺陷及其位置;提出分析報告并向設計人員推薦合適的擠壓條件,設計人員再根據CAE分析結果修正模具設計方案。
  經過數次反復,直到模具設計方案滿足產品設計要求和產品質量要求為止。這實際上是將生產現場的”試模-修模-試模”過程轉移到計算機上完成,以部分替代模具設計制造過程中費時費事的試模工作,從而減少該階段的材料和能源消耗,降低生產成本,并據此設計出高質量的鋁型材擠壓模具。
  雖然CAE技術已在鋁型材擠壓模具設計制造領域得到了某些成功的應用,但真正面向模具工程師的應用卻很少。這主要是由于目前國內外還沒有專門針對鋁型材擠壓模開發的CAE軟件,所以,當模具工程師借助一些通用或專用CAE軟件(如ANSYS/LSDYNA、MARC/AutoForge、Deform等)進行模具設計方案和模具結構分析時,除要求使用者具備扎實的擠壓工藝和擠壓模設計制造專業知識、熟悉擠壓模各零部件在耦合場環境中的工作狀況外,還要求他對數值模擬技術及相應有限元分析方法必須有較深入的了解,這對于工作在生產第一線的工程技術人員而言是比較難的,這也是CAE技術在擠壓模具行業中得不到廣泛應用的重要原因之一。
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