HX在铝型材挤压仿真成形中的应用
铝型材模拟等温挤压工艺的有益探索
铝的挤压就像玩金属 Play—Doh，把它塑造成各种怪异，复杂的设计。
但想象一下如果我们能把这个过程推向下一个水平，通过保持温度的
恒定整个——这正是热挤压所做的！通过这样做，我们可以制造更凉爽的产品，同时使用更少的能量。
这就像我们的金属造型游戏升级到
高级模式，并创造出来自这个世界的优质铝质的好品。
铝制造业的未
来更令人兴奋！
模拟异质挤压过程制作铝剖面图的伟大之处之一就是它能帮助我们调整过程并设计死因，使其更好。
利用截肢者模型，我们可以研究铝在挤压过程中的移动方式，找出它在哪里发热，使逝去形状正好可以减少裂缝和剖面孔。
这种探索使我们更深入地了解挤压是如何起作用的，并有助于我们提高制造业的效率和生态友好性。
对铝片同质挤压过程的调查符合我们促进制造业部门创新和技术进步
的战略目标。
这项研究符合我国支持制定先进热处理方法和合金设计
战略的政策，以提高铝制品的机械性和物理性能。
通过更深入地了解
温度对挤压过程中铝合金的微观结构和机械性质的影响，我们可以制
定新的热处理工艺，以提高挤压铝制品的强度、电容性和腐蚀性。
通
过模拟异质挤压过程而得出的见解，可指导开发适合特定挤压条件的
新的铝合金，以便制作具有优越的机械和物理特性的剖面图，从而促
进我国制造业的全面增长和持久性。
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言铝合金因其良好的塑性、可加工性及抗腐蚀性等优点，被广泛应用于航空、汽车、机械等众多领域。
而管材作为一种重要的工业产品，其生产过程中的挤压成形技术显得尤为重要。
随着计算机技术的发展，有限元法在铝合金管材挤压成形数值模拟中得到了广泛应用。
本文旨在研究基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟，为铝合金管材的生产与优化提供理论依据和指导。
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利用模具将加热的铝合金坯料挤压成所需形状的工艺。
在挤压过程中，坯料在挤压力的作用下发生塑性变形，经过模具的约束，形成所需形状的管材。
此过程涉及复杂的金属塑性变形和热力耦合等问题。
三、有限元法在铝合金管材挤压成形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，通过有限元法可以模拟整个挤压过程，包括金属的流动、应力分布、温度变化等。
此外，有限元法还可以预测产品的力学性能和微观组织结构，为产品的优化设计提供依据。
四、铝合金管材挤压成形的数值模拟（一）模型建立建立准确的有限元模型是进行数值模拟的关键。
模型应包括坯料的几何尺寸、材料属性、挤压过程中的边界条件等。
同时，还需要根据实际生产情况设定合理的挤压速度、模具参数等。
（二）网格划分网格的划分对数值模拟的精度和计算效率有着重要影响。
在划分网格时，应考虑到金属流动的复杂性和模具的几何形状等因素，合理设置网格密度和类型。
（三）材料模型及本构关系在数值模拟中，需要设定铝合金的材料模型及本构关系。
常用的材料模型包括弹塑性模型、粘塑性模型等。
本构关系描述了材料的应力-应变关系，对模拟结果的准确性有着重要影响。
（四）求解过程在设定好模型、网格、材料模型及本构关系后，即可开始求解。
求解过程包括前处理、求解过程和后处理三个阶段。
前处理主要包括模型的建立和网格的划分，求解过程则是通过有限元软件进行计算，后处理则是对计算结果进行可视化处理和分析。
铝合金轴材挤压成形挤前回 退的数值仿真研究
铝合金轴材挤压成形挤前回退的数值仿真研究铝合金轴材挤压成形是一种常用的金属加工方法。
在轴材的挤压成形过程中，挤压过程中的各个参数对轴材的形状和质量有很大的影响。
其中，挤前回退是指在挤压过程中，脂压腔边缘与金属坯材之间保留的一段空间，用于控制金属的流动。
它的数值大小会影响到轴材的形状、尺寸以及材料的均匀性。
因此，对铝合金轴材挤前回退进行数值仿真研究非常重要。
在进行铝合金轴材挤压成形挤前回退的数值仿真研究时，需要先建立合适的数学模型。
模型中需要考虑轴材的几何形状、力学性质以及材料的流动行为等因素。
通过采用建模软件，如ANSYS、ABAQUS等，可以对挤压过程进行仿真分析，得到与实际相似的结果。
在建立数学模型时，需根据铝合金的等温强化、时效硬化等热物理性质参数进行实验研究和数据分析，以确保模型的准确性和可靠性。
挤压过程中的挤前回退数值是影响轴材形状和质量的重要因素之一。
适当的挤前回退数值可以控制金属的流动，获得理想的形状和尺寸。
如果挤前回退数值太小，金属流动不畅，可能会导致轴材出现沟槽、翘曲等缺陷；如果挤前回退数值太大，金属流动过多，可能会造成轴材局部过薄，影响其强度和使用寿命。
因此，确定合适的挤前回退数值对于轴材挤压成形至关重要。
通过数值仿真的方法进行铝合金轴材挤前回退数值的研究，可以减少实验的时间和成本，并能够得到更加详细和全面的分析结果。
数值仿真可以模拟挤压过程中的各个环节，包括材料变形、流动和应力分布等方面。
通过对不同挤前回退数值进行仿真分析，可以得到不同参数下的轴材形状和质量的变化规律，为压力机的操作提供理论依据和优化参考。
在进行数值仿真研究时，需要考虑一些关键的因素。
首先是材料的本构模型，需要选择适合铝合金的本构模型来描述其力学性质。
其次是摩擦因数，摩擦对于金属的流动和变形有很大的影响，需要合理选择摩擦因数以保证仿真结果的准确性。
此外，还需要考虑挤压温度、压力和速度等因素的影响。
通过数值仿真研究可以得出挤前回退数值与轴材形状和质量之间的关系。
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业技术的不断发展，铝合金管材因其良好的物理性能和加工性能，被广泛应用于汽车、航空、航天、电子等领域。
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，对产品的质量和性能具有重要影响。
因此，研究铝合金管材挤压成形的数值模拟技术，对于提高生产效率、优化工艺参数、降低生产成本具有重要意义。
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，旨在深入探讨其成形过程中的力学行为及优化策略。
二、铝合金管材挤压成形的基本原理及特点铝合金管材挤压成形是指通过模具对加热后的铝合金坯料施加压力，使其在模具型腔内发生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的管材。
该过程具有以下特点：1. 挤压过程中涉及金属的塑性流动和固相变形；2. 模具设计对产品性能具有重要影响；3. 挤压成形过程中的温度、压力和速度等参数对产品质量具有显著影响。
三、基于有限元的数值模拟方法有限元法是一种广泛应用于解决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，采用有限元法进行数值模拟，可以有效地预测和优化挤压过程，提高产品质量和生产效率。
1. 有限元法的基本原理有限元法通过将连续体离散成有限个单元，对每个单元进行近似求解，从而得到整个结构的近似解。
在铝合金管材挤压成形过程中，将坯料和模具离散成有限个单元，通过求解每个单元的应力、应变等参数，得到整个挤压过程的力学行为。
2. 铝合金管材挤压成形的有限元模型建立建立铝合金管材挤压成形的有限元模型，需要考虑坯料的几何尺寸、材料性能、模具结构、摩擦条件、温度场等因素。
通过合理的模型建立和参数设置，可以准确地模拟铝合金管材挤压成形的整个过程。
四、数值模拟结果与分析通过数值模拟，可以获得铝合金管材挤压成形过程中的应力、应变、温度等参数的分布情况，从而分析挤压过程中的力学行为及优化策略。
1. 应力应变分析在铝合金管材挤压成形过程中，坯料在模具的作用下发生塑性变形，产生较大的应力。
铝型材挤压工艺和模具设计的仿真分析和优化
Altair HyperXtrude铝型材挤压工艺和模具设计的仿真分析和优化Altair工程软件（上海）有限公司动机–更早的设计决策解决个问题的成本使用CAE= 解决一个问题的成本题数传统方法出的问# 找模具设计模具制造试模量产HyperXtrude 唯一专业的铝型材挤压仿真软件稳态变形分析模具变形/强度分析瞬态变形分析工作带长度分析焊合长度预测压余长度预测正向/反向挤压虚拟试模材料库快捷的图形用户界面挤压模具优化中文菜单型材料头变形分析——稳态法TemperatureTemperatureVelocityProfile Deflection瞬态分析——型材变形型材变形比较模具变形分析和强度校核耦合的材料流动、热和变形分析依据挤压载荷和热载计算模具的变形和强度模具和材料的网格单元的自动更新位于模具和材料的接触表面网格单元不需要完全匹配保险杠横梁——模具几何Mandrel Die Plate模具上的温度分布模具表面上的法向力分布模具的变形模具上的应力分布——强度校核虚拟试模实例初始模具设计方案结果建议改进方案ObjectiveUniform exitvelocity=6m/min=1m/s•Uniform exit velocity = 6m/min = 0.1m/s Design IterationsFi t It ti R d th th l A d B b 10•First Iteration –Reduce the portholes A and B by 10 mm •Second Iteration –Increase C & D by 5 mm2nd IterationCAD1st IterationBABCD AB案例分析——汽车保险杠横梁Problem DefinitionProblem Definition¾Alloy:AA 6082¾Container Diameter:7.375 in (187.325 mm)¾Billet Length: 25 in (635 mm)¾Press Capacity: 1800 T (16 MN)¾Unit Pressure:580 MPa¾Max. Ram Speed: 41 ipm (17.357 mm/s)¾Container Temperature 441 °CProfile Type:Hollow¾Profile Type:¾Extrusion Ratio:21.93¾Extrusion Speed: 6.87 m/minRam Speed:523mm/s¾Ram Speed: 5.23 mm/s¾Part Exit Speed: 6.87 m/min¾Billet Preheat:518 °C创建有限元模型PortholesDie Plate MandrelAluminum + Tool模芯的变形模芯变形（靠近棒料一侧）下模变形Weld Chamber Bolster Side温度分布（模芯和分流孔）Mandrel Portholes, Bearing and Profile速度分布Original Bearing After 1st Modification Velocity Contours –After 2nd ModificationDecrease by 2mm Decrease by 2 mmIncrease by 3 mm棒料表皮杂质材料跟踪--压余长度预测•棒料表皮包含氧化杂质•表皮挤进型材将影响质量•最佳的压余长度预测停止挤压的时刻——棒料焊合长度计算•材料进入分流孔和导流室•不能停车清理模具•循环棒料的加载挤压•如何预测型材完全是新材料挤出？棒料的接口计算After 5 secAfter 60 sec初始工作带——出口流速不平衡初始设计——型材变形修改工作带长度工作带修改后计算结果——速度分布工作带修改后的计算结果——型材变形正向/反向挤压快捷的图形用户界面 1.Import Geometry 2.Create Project Directory 3.Select Units 4.Set Analysis Requirements Process DataAnalysis DataSelect Components5Select Materials 5.Select Materials6.Set Process Conditions 7.Define Bearing 8S l 8.Solve9.Check Results材料性能数据Workpiece and Tool MaterialsCommon AlloysPlots of Flowstress Curves U M difi blUser Modifiable挤压模具的优化统一的平台，无缝调用集成在HyperWorks统的平台，无缝调用•HyperXtrude, HyperStudy, HyperMorph 工作带长度的优化•平衡材料流动•减少修模分流孔的优化•平衡材料流动•确保模具在挤压过程中没有损坏•减少修模优化原理优化实例——工作带长度的优化型材截面的区域划分工作带优化过程——优化目标出口流速均匀优化前后的出口流速比较支持中文菜单建立挤压工艺数据库•挤压工艺数据•型材数据•棒料数据•挤压设备数据•可挤压合金材料HyperXtrude任务管理器一个桌面应用工具，能够实现在远程机器上提交任务。
薄壁铝型材挤压成形的一种有效模拟方法
有限体积法将材料流动所要经历的空间采用
Eu ler 网格进行离散. Eu ler 网格是一个固定在空间 的参考框架, 物质从一个单元流到另一个单元, 材料 的质量、动量和能量也随之从一个单元流到另一个
基于taggeredid11方法对上述控制方程进三维弹塑性有限元理论弹塑性体发生温度耦合的塑性变形时行有限体积展开然后采用龙格2库塔法求解各微分方程从而得到有限体积内变形体的各种物理为变形率张量可表示em?fvm复合模拟方法为弹性变形温度以及塑性变形引起的变形率之在铝型材挤压过程中由于挤压比特别大很难由坯料直接挤出产品实际生产中往往采用导流模或分流模进行预成形
着计算机技术的飞速发展, 有限元方法 (F EM ) [3～ 7] 与有限体积法 (FVM ) [8～ 10] 在金属挤压成形的模拟 方面都得到了应用. 然而, 对于铝型材产品特别是薄 壁类产品, 这两种模拟方法都存在着不足之处: ① 由于有限元计算中需要不断进行网格重划分, 在成 形过程中网格会不断发生畸变导致体积损失过大,
收稿日期: 2003205225 作者简介: 罗 超 (19632) , 男, 广东湛江人, 高级工程师, 博士生, 研究方向为铝型材挤压模具设计与制造. 李大永 (联系人) , 男, 副教授,
电话 (T el. ) : 021262835728; E2m ail: dyli@m ail. sjtu. edu. cn.
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单元. 在材料流动的过程中, 必须满足质量守恒、动 量守恒、能量守恒等控制方程:
挤压成型技术在工件制造中的应用研究
挤压成型技术在工件制造中的应用研究随着科技的进步和工业的发展，挤压成型技术在工件制造中的应用越来越广泛。
这种技术可以将金属材料在高温下通过挤压变形成为所需形状的工件，具有高效、节能、精密的特点。
本文将从材料选择、工艺优化和质量控制三个方面来探讨挤压成型技术在工件制造中的应用研究。
首先，材料选择是挤压成型技术成功应用的重要一环。
挤压是一种通过压力将材料转变为所需形状的变形过程，因此材料的选择直接影响到工件的性能和质量。
通常情况下，挤压成型常用的材料主要有铝合金、镁合金和钛合金等。
铝合金是目前应用最为广泛的材料之一，具有良好的可加工性和成形性能，常用于汽车、航空航天等领域。
镁合金具有优异的比强度和比刚度，适用于电子、航空等行业。
而钛合金具有低密度、高强度和良好的抗腐蚀性能，广泛应用于航空、航天等领域。
因此，在选择材料时需要根据具体工件的要求和应用环境来确定最合适的材料。
其次，工艺优化是挤压成型技术应用中需要重点关注的一个方面。
挤压成型的工艺参数包括挤压温度、挤压速度、挤压比和后续热处理等，这些参数直接影响到工件的成形质量和性能。
挤压温度是指材料在挤压过程中的温度，通常需要根据材料的熔点和热膨胀系数来确定。
挤压速度是指挤压过程中材料的流动速度，对于不同材料和工件形状，需要选取适当的速度来保证工件的成型质量。
挤压比是指挤压过程中材料的压缩程度，过高的挤压比容易导致工件的变形和表面质量不良。
后续热处理是为了进一步改善工件的性能和组织结构，常用的热处理方法包括时效处理、固溶处理等。
因此，在应用挤压成型技术时，需要通过工艺优化来选择合适的参数，以提高工件的成形质量和性能。
最后，质量控制是挤压成型技术应用中需要重视的一环。
挤压成型过程中，材料的流动状态、应力分布和温度分布等都会对工件的成形质量和性能产生影响。
因此，需要通过合适的测试方法来检测工件的质量。
常用的检测方法包括X射线检测、超声波检测和金相分析等。
X射线检测可以用来检测工件的内部缺陷和变形程度，超声波检测可以用来检测工件的杂质和裂纹等。
铝型材挤压过程仿真模拟基础介绍
铝型材挤压过程仿真模拟基础介绍作者：刘晓飞来源：《科学与财富》2016年第34期（江西环境工程职业学院江西省赣州市 341000）摘要：铝合金型材在日常生活中到处可见，已成为了人们现实领域中不可或缺的生产原材料，建筑铝型材和工业铝型材产业已经成为了衡量一个国家经济的重大指标。
铝合金型材一般常用的生产方式是挤压成形，挤压加工方法已成为了人们的研究对象，在挤压加工过程中挤压工艺参数的选择是核心要领。
关键词：铝合金型材；挤压模具；仿真模拟铜、铝等有色金属是国民经济和社会发展的重要基础材料，2004 年以来，我国铜铝生产量和消费量一直稳居世界第一。
随着国民经济建设的高速稳步发展，带动各行业轻工业的迅速发展，建筑铝型材和工业铝型材在各个领域得到了高度的重视和广泛的应用。
挤压技术从 18 世纪开始发展跨度到 20 世纪，相对于其他加工方法，挤压法在金属塑性加工领域里发展的比较晚。
经过两百多年的发展，金属挤压成形发生了质的飞越，已成为金属成形工艺中一个重要的分支，在技术、工艺与装备方面均取得了巨大进步。
挤压产品凭借其优良的性能已广泛用于很多重要领域如民用、航空航天、舰船、电子、交通运输、能源、冶金化工及国防军工等重要领域。
作为生产管、棒、型材以及线坯，挤压成型无非是最具有优势的。
挤压成型技术具有理论性强、加工工艺技术含量极高等特点。
但从另外一方面来看，挤压法同时也存在诸多不利因素，优点越多，缺点也越明显，挤压的历史就是不断克服这些缺点，它的加工过程是一个复杂非线性的过程，加工后型材发生了很多复杂变形，伴随着大压力下产生的设备高负荷、高能耗、高摩擦、大变形热有关，又与材料跟工具长时间紧密接触而产生的工具温升有关，而且还和密闭的工具内加材料和取出残料而中断操作不利因素有关。
挤压模具作为挤压成型工艺的核心部分，它的设计以及使用寿命已经成为人们研究的主要领域。
中国铝型材模具本身材质以及模具结构方面如结构参数的确定和寿命的预测上都得到了很大的提升。
HX-FG225x50铝型材挤压模具高温慢速挤压工艺方案的仿真模拟研究与分析结果
HX-FG225X50铝型材高温慢速挤压工艺方案的宽展挤压模具仿真模拟分析报告潘卫国 2016年4月4日1、铝型材产品图及选定挤压设备和挤压工艺的原始提供数据型材产品编号：HX-FG225X50；壁厚：2.5mm ；外形尺寸：宽度225mm 、高度50mm ； 铝合金牌号及状态：6063-T5；型材挤压比（λ）：19.4；型材出模孔截面图如图1所示。
50.5227.252.53图1 型材出模孔截面图2、初始模具设计模型该型材挤压模具为三件套分流组合模，几何模型由前置保护模、上模分流腔、下模焊合腔室、工作带成形腔、后置空刀和出口空腔组成。
模具主要设计参数如下表：图如图3所示，下模三视图如图4所示，工作带三维模型如图5所示。
图2 模具几何模型初始设计3维立体图图3 前置保护模三视图图4 上模三视图图5 下模三视图图6 模具工作带初始设计3维立体图3、挤压坯料及模具材料的物理性能参数表１ 6063铝合金的化学成分（质量分数）%Si Mg Fe Cu Mn Cr Zn Ti Al0.65 0.65 0.35 0.15 <0.10 0.10 0.10 0.10 其余表２挤压坯料及模具材料的物理性能参数材料类型6063-T5铝合金（20℃）6063-T5铝合金（370℃）H13钢（HRC52,540℃）密度[Kg/m3] 2690 2690 7870杨氏模量[Pa] 7.0E+10 7.0E+10 2.1E+11泊松比0.35 0.35 0.35导热系数[W/(m•k] 201 201 24.3比热[J/(kg•k)]900 900 460抗拉应力σb[MPa] 185 16 1305屈服应力σ0.2[MPa] 145 14 1000剪切应力τ[MPa] 115 8 652.5-783延伸率δ[%] 12 105 13.94、建立数值模拟分析模型和边界条件采用专业数值模拟分析软件对型材挤压过程进行数值模拟分析，结合挤压工艺参数建立铝合金金属流体部分的分析模型。
铝型材挤压的数值模拟及挤压模具的结构优化
铝型材挤压的数值模拟及挤压模具的结构优化铝合金型材有强度好、重量轻、耐腐蚀等优势,在交通运输、建筑工程、公共设施等领域扮演着重要的角色。
铝型材挤压过程在高温高压高摩擦环境中进行,且模具结构设计与工艺参数选择大都依赖于模具设计者的经验。
在这种传统模式下,铝型材挤压模具制造需经制模、试模、修模、试模、再修模的漫长过程。
随着计算机技术的发展,数值模拟技术已在国内外铝型材挤压领域广泛应用,成为研究模具设计结构、挤出成型规律的重要手段。
本文主要研究内容如下:1.本文的基本方法是运用数值模拟软件研究平面分流组合模挤出成型过程,并提出模具结构的优化方案。
首先运用理论公式计算并设计得出矩形薄壁空心铝型材的分流组合模。
再对模具挤出型材的过程进行数值模拟,通过模拟结果验证QForm软件的准确性和可靠性。
2.制定数值模拟的具体方案,研究焊合室高度、分流孔深度对于平面分流组合模挤出成型的影响。
根据模具有效应力值及应力云图、型芯变形位移量和挤压力等模拟结果,得出模具结构参数对于模具使用寿命和挤出型材的尺寸精度的影响,分析得出模具结构的最优值,为挤压模具设计提供参考。
3.提出上模分流桥沉桥具体方案,研究沉桥深度和沉桥位置对平面分流组合模挤出成型的影响。
模拟结果显示桥面沉桥有效降低上模型芯位移变形量和模具最大有效应力值和挤压力。
桥底沉桥能够分散分流桥桥底根部与型芯结合处的应力集中,大幅降低分流桥桥底根部与型芯结合区域的有效应力值,从根本上解决该区域开裂导致的模具早期失效问题,并延长模具使用寿命。
同时在生产中允许大幅提高挤压速度,提高生产效率。
根据数值模拟的结果
制作原始模具和沉桥模具,并进行试模挤出了合格型材。
复杂多腔铝型材挤压过程数值模拟与模具设计优化的实践应用
206管理及其他M anagement and other复杂多腔铝型材挤压过程数值模拟与模具设计优化的实践应用王 浩，吕其晔，曲兆金，袁童安，王先鹏（龙口市丛林铝材有限公司，山东 龙口 265705）摘 要：针对复杂多腔铝型材挤压过程的复杂性和数值模拟的困难性，本文深入了解了复杂多腔铝型材挤压过程数值模拟与模具设计优化的实践应用，了解铝型材的挤压过程，采用相应的数值模拟技术验证设计方案的可行性。
首先介绍挤压模设计和有限元模型的设计特点，面对有限元模型进行数值模拟，根据数值模拟结果总结出影响型材质量的主要问题是挤压型材截面速度的均匀性，详细介绍了两次针对其型材截挤压速度改善的结构优化方案，通过对其结构进行优化，能够缩短模具的制作周期，提升模具的质量，节省相应的原材料，能够促进我国铝型材的广泛应用和生产，从而提升铝型材生产的经济效益。
关键词：复杂多腔铝型材；挤压过程；数值模拟；模具设计优化；实践应用中图分类号: TG379 文献标识码:A 文章编号：11-5004（2020）18-0206-2收稿日期：2020-09作者简介：王浩，男，生于1985年，汉族，山东龙口人，专科，助理工程师，研究方向:挤压模具设计与制造。
铝合金是目前我国应用的主要工程材料之一，该类材料凭借着其具有的良好的耐腐蚀性、可加工性、比强度、环保性等优点在我国的航空航天、建筑与轨道交通等方面占据着主要的核心地位，而复杂多腔铝型材则是众多铝合金中具有代表性的类型之一，它在模具设计和挤压生产中具有着一定的难度处理[1]。
在对铝型材挤压模设计的过程中，相关工作者与研究人员的类比计算法和实践经验在设计过程中依然占据了主导地位，但是由于该类设计过程的存在着周期过长、效率过低且成本较高等原因，人们开始逐渐尝试其他的设计方法来填补以上的弊端，而近年来随着计算机仿真技术的蓬勃发展诞生的数值模拟方法则能最为直观的表达与分析出在设计过程中温度、速度与应力应变的变化，所以数值模拟方法称为了该类设计过程的主要研究新方法与关注点。
铝型材宽展挤压过程的数值模拟及模具结构优化
铝型材宽展挤压过程的数值模拟及模具结构优化马彪;刘金辉;谭日纯;李雷【摘要】By aid of the rigid-viscoplasticity finite element method, thethree-dimensional numerical simulation of aluminium profile extrusion process were implemented based on software Deform-3D, the distribution of stress field, strain field and temperature field and the distribution of the metal flow velocity at the exit of the die were obtained. The simulation results showed that the flow velocities of profile in the exit were non-uniform and the forepart of the profile was not neat or even. And a modification scheme of die structure is put forward, the profile extrusion exit velocity uniformity can be obtained by adjusting the length of working belt, to ensure product quality of profile.Simulation results provides theory basis for the mould optimization design and the selection of process parameters.%采用刚粘塑性有限元法，在Deform-3D有限元商业软件上成功实现了导流宽展铝型材挤压过程的三维数值模拟，获得了挤压过程中材料的流动规律、应力场、应变场和温度场的分布，以及模具出口处金属流速的分布情况。
铝合金挤压成形工艺的模拟模型研究
铝合金挤压成形工艺的模拟模型研究铝合金挤压成形工艺是一种非常重要的生产方法，被广泛应用于轻量化工程领域。
为了提升生产效率和产品质量，开发高效的挤压成形模拟模型已经成为了一种必要的措施。
1. 模拟模型的必要性铝合金挤压成形工艺的特点是在高压和高温的条件下，将坯料通过挤压模具进行成形。
在实际生产过程中，由于许多因素的影响，挤压模具的使用寿命和质量均存在一定的不确定性。
因此，为了避免因机器故障导致生产线停产，以及在挤压模具制作和修复过程中节省时间和成本，需要进行模拟分析。
通过对铝合金挤压成形工艺的模拟，可以更好地理解和优化工艺。
2. 模拟模型的实现方法在模拟铝合金挤压成形的过程中，需要考虑的因素非常多。
在实际过程中，因为涉及到坯料的物理特性、模具的材质、相互作用力等方面因素，需要使用非线性多场耦合理论。
因此，有些研究者利用有限元分析等数值模拟方法，进行铝合金挤压成形工艺的模拟模型建立。
3. 数值模拟方法的优缺点数值模拟方法可以模拟现实中复杂的物理过程，具有优异的精度和可重复性。
因此，这种方法得到了人们的广泛应用，已经成为了工业界中一种非常重要的工具。
但是，数值模拟方法的缺点也很明显，对计算机资源的依赖大大增加了计算成本，很难应对实际生产过程中的瞬时性和不确定性。
因此，为了能够更好地处理实际问题，研究者们也进行了很多创造性的思考。
4. 优化的挤压成形模拟模型为了能够更好地实现挤压成形的模拟，研究者们提出了一种新的挤压成形模型。
该模型可以对铝合金坯料进行分析，研究不同条件下的挤压成形过程，以提高挤压成形的质量和效率。
实践表明，该模型可以克服现有模拟方法的缺点，提高了模拟精度和计算效率。
5. 模拟模型的重要意义铝合金挤压工艺是轻量化工程领域中的重要工艺，其应用领域广泛。
在模拟模型的优化方面，研究者们的工作仍然有待继续推进。
通过不断创新，可以帮助实际生产过程加速转化，提高产品质量和生产效率。
同时，这种模拟方法也不断地推动着相关领域的技术发展和创新。
铝合金挤压铸造的工程实践
铝合金挤压铸造的工程实践
铝合金挤压铸造是一种常见的金属成形工艺，它通过将铝合金材料加
热至一定温度后，将其挤压成型，从而制造出各种形状的零件和构件。
这种工艺具有高效、高精度、高质量等优点，因此在工程实践中得到
了广泛应用。
首先，铝合金挤压铸造在汽车制造领域中得到了广泛应用。
汽车是一
个高度集成化的机械系统，其中包含了大量的零部件和构件。
铝合金
挤压铸造可以制造出各种形状的零件和构件，如车身、车门、车窗、
发动机罩等，这些零件和构件具有高强度、高刚度、轻量化等优点，
可以有效地提高汽车的性能和安全性。
其次，铝合金挤压铸造在航空航天领域中也得到了广泛应用。
航空航
天领域对零部件和构件的要求非常高，需要具有高强度、高刚度、轻
量化等特点。
铝合金挤压铸造可以制造出各种形状的零件和构件，如
机翼、机身、发动机罩等，这些零件和构件具有高强度、高刚度、轻
量化等优点，可以有效地提高飞机的性能和安全性。
此外，铝合金挤压铸造还在建筑领域中得到了广泛应用。
建筑领域对
材料的要求非常高，需要具有高强度、高刚度、耐腐蚀等特点。
铝合
金挤压铸造可以制造出各种形状的构件和配件，如门窗、幕墙、天花
板等，这些构件和配件具有高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，可以有
效地提高建筑的质量和安全性。
总之，铝合金挤压铸造是一种高效、高精度、高质量的金属成形工艺，它在汽车制造、航空航天、建筑等领域中得到了广泛应用。
随着科技
的不断发展和进步，铝合金挤压铸造将会在更多的领域中得到应用，
为人类的发展和进步做出更大的贡献。
大型铝挤压机虚拟挤压系统建模与仿真
尺寸为咖８００×７００ ｍｍ，挤压筒内衬尺寸为咖８００×
２４００
ｍｍ，模孔尺寸为击３００×３１０ ｍｍ。坯料温度为
ｍＨ∥ｓ。
４５０℃，模具温度４２０℃，挤压垫和挤压筒温度均为 ４００℃，挤压速度２
图２主控部分模型
图５铝合金挤压模型
蘑叫◆ 担｝ｒ－；．◆
图３动力部分模型
篮；＿略上
挤压力曲线如图６所示，最大挤压力为２２２．６５
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ，ａｎｄ
ｔｈｅ
ｃｏｒｅ
ｔｈｅ
ｆｏ珊ｉｎｇ
ｆｏＩ．ｃｅ
ｄｅｔｅｍｉｎｅｄ
ｐｌａｔｆ０瑚ＩＴＩ—ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＸ．
Ｔａｋｉｎｇ ｔｌｌｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ７０７５ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｂａｒ
ｃｕｎｒｅｓ
ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｂｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｅｘｔｍｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｈｅ Ｋｅｙ ｗｏＨｌｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍ ｅｘｔｍｓｉｏｎ ｐｒｅｓｓ，ｖｉｎｕａｌ
图９终极挤压主缸柱塞行程
ｍｍ，长度约为２２０９帆，
行程约为９１ ｍｍ。仿真结果如图７和图８所示，主缸
柱塞位移ｓ，主缸压力ｐ，挤压用时约５５ ｓ，挤压压力最
大约为１３０
ｂａｒ。
图ｌＯ终极挤压主缸压力
篇名 铝挤型之技术与表面处理 - 中学生网站
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鋁擠型之技術與表面處理
d. 代表的用途 食品容器、食品工業裝置、化學、釀造工業機材、擠出軟管、煙火製造用粉、鋁 漿糊、原子力機材、電纜護套。
e. 代表的物理的性質 比重 彈性率 剛性率 溶融溫度範圍 比熱 (0~100 oC) 線膨脹率(20~100 oC) 熱傳導率(25 oC) 比電氣阻(20 oC) 等容量導電率(20 oC)
極佳 極佳 極佳 極佳 極佳 -
g. 機械的性質
0.2%
最高
伸長率
材質 降伏強度 引張強度 σ10
%
kg/mm2 kg/mm2 t1.6mm d12.7mm
勃氏硬度 最高剪斷 疲勞強度 強度
kg/mm2 kg/mm2 kg/mm2
0 3.0
8.0
39
-
20
6.5
3.0
H14 10.5
11.0
10
-
32
火者。
H
經加硬化者
無論有否另加熱處理使其得適度之硬度，經由 加工硬化而增加強度者。
此調質度僅適用於固溶化熱處理後立即自然時
W
經固溶化熱處理者 效者，且僅規定時效之時間，如 W 1/2 hr。
經熱處理使其成為 不管有無加工硬化，為使其得穩定調質度而加
T
F、O、H 外之穩定調 以熱處理者。
質度者。
8/10
貳●正文
1.鋁合金之基本特性 鋁合金在現在工業上應用甚為廣泛，主要原因為具有以下特性：
01. 質輕 鋁之比重僅為鋼鐵之三分之一，在運輸工具之輕量化上扮演重要之角色，此方面 之應用如巴士車體、自行車、捷運系統車廂等。(例:圖 1、圖 2)
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２模型求解及结果分析
采用如表１所示的挤压参数，对该挤压过程进行仿真求解， 这些参数均取自实际的挤压生产工艺。
表１挤压仿真参数
棒料直径
ａ２７５ｍｍ
３６９：６６．
［５］Ｚｈｉ Ｐｅｎｇ，Ｔｅｒｒｙ Ｓｈｅｐｐａｒｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｌｔｉ·ｈｏｌｅ ｄｉｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ．Ｍａｔｅ－
ｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ａ。２００４。３６７：３２９—３４２．
［６］ｌ＿ｏｆ Ｊ，Ｂｌｏｋｈｕｉｓ Ｙ．ＦＥＭ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｔｈｉｎ．
由内到外（对空心模而言）、由小到大的原则，先生成面网格，再 生成体网格，合理分配单元尺寸，保证网格大小的平稳过渡。最 后，应该对创建的网格进行检查和优化。
１－５应用挤压成形
提示流程进行挤压仿真模型创建和边界条件的设置。在这个流 程中，需要指定材料模型、挤压工艺参数（包括挤压速度、料筒 直径、棒料温度等等），系统会根据指定的挤压模型自动生成边 界条件和指定默认的边界参数；我们可以随后利用Ｃｈｅｃｋ Ｕｎｄｅ－ ｆｉｎｅｄ ＢＣ命令修改边界条件和参数。 １．６生成ＧＲＦ文件和提交计算
２（Ｇｕａｇｄｏｎｇ Ｘｉｎ颤ａ Ａｌｕｎｉｎｉｕｍ ＣＯ．。ＬＴＤ，Ｆｏｓｈａｎ ５２８０６１，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈ／ｍ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｎｇｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ（ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ），ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ
国内期刊上还没有见到使用专用铝型材挤压成形系统进行 挤压仿真研究的报道。本研究引进了专业的铝型材挤压仿真系 统ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ，对该系统的铝型材挤压仿真建模的关键技术进
万方数据
１ ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ系统进行铝型材挤压仿真建 模的关键技术
１．１导入模具几何模型 ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ系统对大多数的３Ｄ ＣＡＤ系统有接口，既支持
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ
Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ
０概述
行了详细研究，运用该系统对某建筑幕墙横梁铝型材进行仿真 建模和求解，最后将仿真结果与试模结果进行比照分析。
铝型材热挤压成形工艺过程是一种处在高温、高压、高摩擦 状态的十分复杂的流体运动过程，属于非线性、大变形问题，在 挤压过程中，不断地有新的自由表面和新的热量产生，不断发生 着温度传递、大变形等交叉耦合现象，采用物理实验和现有的测 量仪器与手段根本无法了解铝合金的成形机理和变形规律。目 前铝型材挤压工艺和模具的开发也基本上都是依靠工程类比和 设计经验，所开发的挤压工艺和模具必须通过反复的试模和修 模才能达到合理状态。
几何清理完毕以后，可以在表面模型的基础上生成体模型， 这样，下一步就可以对体模型划分网格了。ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ系统采 用内嵌的Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ模块进行网格划分，网格处理和优化功能 非常强大、灵活。在对铝型材挤压模型进行网格划分时，必须遵
循由下到上（即从Ｂｅ枷ｎｇ—Ｃｈ舢ｂｅｒ—Ｐ０ｔｈｏｌｅ——Ｂｉｌｌｅｔ）、
１４４
计算机应用与软件
２０１０．皋
１．２几何模型抽取 ＨｙｐｅｒＸｔｍｄｅ系统是一款以ＡＬＥ算法为主的仿真系统，建模
时要求对材料流经的所有区域划分网格。在挤压过程中，材料 流经了挤压筒——分流孔——焊合室——模孔，最后成形为型 材，仿真模型需要对这几个区域的材料都进行网格划分。因此， 导人几何模型后的第一个工作，就是从模具中抽取表面，创建这 些区域的材料模型。从上模抽取分流孑Ｌ内的挤压成形料的几何 表面（定义ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｎａｎｌｅ为Ｐｏｔｈｏｌｅ），从下模中抽取焊合室内 的挤压成形料的几何表面（定义ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｌａｌｌｌｅ为Ｃｈａｍｂｅｒ）。 通过填补Ｃｈａｍｂｅｒ部件上模孔，生成工作带内的挤压成形料的 几何表面（定义ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｎａｎｌｅ为Ｂｅａｒｉｎｇ）。通过拉伸方法直 接构造棒料的几何模型（定义ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｎａｍｅ为Ｂｉｌｌｅｔ）。 １．３几何清理
ｗａｌｌｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｅｃｔｉｏｎｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
２００２．１２２：３６４—３５４．
为了保证单元质量，导入的几何模型中不允许有间隙、重 叠、边界错位等缺陷，为了提高计算效率，导入的几何模型中也 尽量不要包含细微特征，包括圆角、小孑Ｌ。因此，在网格划分前， 需要对导入的几何模型进行必要的几何清理工作，这些工作包 括移除错位、小孔，压缩相邻曲面之间的边界，消除不必要的细 节，改善几何模型的拓扑关系，等等。而在有限元分析时，如果 要精确模拟这些微小特征，需要用到很多小单元，导致求解时间 延长，因此，在进行网格划分之前需要进行必要的几何清理工 作。几何清理是一项非常重要的工作，合理的几何清理可以提 高网格划分的速度和质量，提高计算精度。铝型材挤压仿真模 型几何清理的重点是分流孔和分流桥。 １．４网格划分
文献资料显示，以有限元为代表的仿真技术已经被广泛应 用于铝型材挤压变形过程和模具优化设计研究，国内外研究者 们在这些方面已经做了很多工作¨。“。
统计分析显示，目前，国内外科研工作者的研究工作主要是 基于ｄｅｆｏｒｍ、ｓｕｐｅｒｆｏｒｇｅ两大系统，这两个系统在进行大变形的 铝型材挤压成形方面都有很大的缺陷和难度，能够仿真的铝型 材的复杂程度和仿真精度均受到一定程度的影响，因此其工程 实际应用程度并不高。铝型材行业急切需要专业、快速、精确的 仿真系统来实际指导挤压工艺和模具的设计。
模具温度
４５６℃
挤压比
３１．７４６２
棒料温度
４８０℃
挤压垫速度
３ｒｎｍ／ａ
料简温度
４２０℃
材料
６０６３
单元总数
１５３７５９４个
计算时间
９．４３小时
图３是从上模分流孔入口处到焊合室底部沿ｚ向所截取的 四个截面，结果显示３号分流孔内的金属流速较快，ｌ号和５号 分流孔内的金属流速较慢。
图３分流孔和焊合室内的材料流速分布图 图４是型材出口流速分布图，结果显示１号分流孔随对应 的位置型材出口速度太快，空心结构周边的流速不均匀。图５ 是型材变形图，结果显示变形最大的部分是金属流速最快的部 分，由于该处金属流速过快，导致型材向内面凹陷。
ｅｘ－
３Ｄ ＦＥＭ
ｓｉｎａｔ［ａｔｉｏｎ．Ｊｏｕｒｎａｌ ０ｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｈ瑚８ｓｉＩｌｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，１４５：３６０—３７０．
［３］Ｚｈｉ Ｐｅｎｇ，Ｔｅｒｒｙ Ｓｈｅｐｐａｒｄ．Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ０ｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ［Ｊ］．Ｍｏｄｅｌｉｒ培
ＡＰＰＬＹＩＮＧ ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ ＩＮ ＳＩＭＵＬＡＴＩｏＮ ｏＦ ＡＬＵＭＩＮＩＵＭ ＰＲｏＦＩＬＥＳ ＥＸＴＲＵＳＩＯＮ ＭｏＬＤＩＮＧ
７（删ｏｆＭｅｃｈｎｉｃａｌＨｕａｎｇ Ｚｈｅｎｙｕａｎｌ·２
Ｌｉ Ｗｅｎｆａｎ９１
Ｗｕ Ｘｉｋｕｎ２
２
Ｌｉａｎｇ Ｙｉｑｉｎｇ
ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ｓｉｕｍｌ．Ｍａｔｅｒ．ＳＣｉ．Ｅｎｇ．２００４．１２：４３．
［４］Ｄｕｍａ Ｘ Ｊ，Ｖｅｈｙ Ｘ，Ｓｈｅｐｐａｒｄ Ｔ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ
ｔｈｅ ｈｏｔ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒ．Ｓｃｉ．ａｎｄＥｎｇ．Ａ，２００４。
第２７卷第４期 ２０１０年４月
计算机应用与软件
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ
Ｖ０１．２７ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２０１０
ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ在铝型材挤压成形仿真中的应用
黄珍媛１’２李文芳１ 吴锡坤２梁奕清２
１（华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州５１０６４０） ２（广东兴发铝业有限公司 广东佛山５２８０６１）
摘要 详细研究专业铝型材挤压仿真系统（ＨｙｐｅｒＸｔｍｄｅ）中的几何建模、几何清理、网格划分、边界条件设置等关键技术。运用 ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ系统构建某幕墙横梁挤压仿真模型并进行了求解，获得了型材流速和型材变形情况，最后将仿真结果与试模结果进行 比照，结果显示仿真结果与试模结果一致，根据分析结果，提出了模具修正意见。 关键词 铝型材挤压仿真ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ
ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ，ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｃｌｅａｎｉｎｇ，ｇｒｉｄ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｓｅｔｔｉｎｇ，ｅｔｃ．，ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．ＨｙｐｅｒＸｔｒｕｄｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ
ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｂｅａｍ ｏｆ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｃｕｒｔａｉｎ ｗａｌｌ ａｎｄ ｆｏｒ ｆｉｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａ肥ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ｉｎ ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｅ ｔｒｉａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈｏｕ＃ｔｈｅ ｃｏｍｐａｇｉｓｏｎ ｆｉｎａｌｌｙ．Ｔｈｅ ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ｉｄｅａ ｏｎ ｄｉｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔ．