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铝型材挤压模CAE应用研究现状与趋势

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铝型材挤压模CAE应用研究现状与趋势

发布日期:2017-06-13 作者: 点击:

引言
    铝型材揉捏是指将铝合金高温铸坯通入专用模具内,在揉捏机供给的强壮压力效果下,按给定的速度,将铝合金从模腔中挤出,然后取得所需形状、尺度以及具有必定力学功用的铝合金揉捏型材。铝型材揉捏成型进程非常杂乱,除了圆形和圆环形截面铝型材的揉捏归于二维轴对称疑问外,通常来说,其它形状的铝型材揉捏归于三维活动大变形疑问。因而,揉捏模具的规划制作质量和其运用寿数就成了揉捏进程是不是经济可行的关键之一。合理的规划与制作能大大延伸模具寿数,关于进步1出产功率、下降成本和能耗具有重要含义。目前,中国型材揉捏模具规划基本上还停留在传统的依托工程类比和规划经历的积累上。而实践上,型材断面越杂乱,其揉捏变形的不均匀性就越显著,然后形成新规划的模具很难确保坯料一次性的均匀流出,致使型材因扭拧、波涛、曲折及裂纹等缺点而作废,模具也很容易损害,有必要经过反复试模、修模才干投入正常运用,形成资金、人力、时刻、资本等方面的糟蹋。因而,跟着铝型材商品不断向大型化、扁宽化、薄壁化、高精化、杂乱化和多用途、多功用、多种类、长寿数方向开展,改进传统的模具规划办法已变成当前铝型材工业开展的火急需要。
1 铝型材揉捏模CAE研讨的含义
    铝型材揉捏模CAE技能是运用CAD中树立的揉捏商品模型、联系揉捏技能与操控参数、完结其成形进程剖析和相应模具优化规划的一种数值技能。
    具体做法为:在揉捏模初步规划的基础上,依据事先拟定的技能试验计划,运用核算机仿真全部揉捏成形进程,取得揉捏变形体内的应力、应变、温度、流速等物理量散布,以及揉捏各期间的压力、温度、速度等技能参数改变状况;断定揉捏模作业带断面和分流孔、焊合腔、导流槽等模具结构对成形铝材活动的影响,模具运用进程中也许呈现的变形、塌陷、崩刃、裂口、磨损、”粘着”和疲惫等缺点及其方位;提出剖析报告并向规划人员引荐适宜的揉捏条件,规划人员再依据CAE剖析成果批改模具规划计划。经过数次反复,直到模具规划计划满意商品规划请求和商品质量请求停止。这实践上是将出产现场的”试模-修模-试模”进程转移到核算机上完结,以有些代替模具规划制作进程中费时费事的试模作业,然后削减该期间的资料和能源消耗,下降出产成本,并据此规划出高质量的铝型材揉捏模具。
    虽然CAE技能已在铝型材揉捏模具规划制作范畴得到了某些成功的运用,但真实面向模具工程师的运用却很少。这主要是因为目前国内外还没有专门关于铝型材揉捏模开发的CAE软件,所以,当模具工程师凭借一些通用或专用CAE软件(如ANSYS/LS DY NA、MARC/AutoForge、Deform等)进行模具规划计划和模具结构剖析时,除请求运用者具有厚实的揉捏技能和揉捏模规划制作专业知识、熟悉揉捏模各零部件在耦合场环境中的作业状况外,还请求他对数值模仿技能及相应有限元剖析办法有必要有较深化的了解,这关于作业在出产第一线的工程技能人员而言是比较难的,这也是CAE技能在揉捏模具职业中得不到广泛运用的重要原因之一。
    铝型材揉捏模CAE的运用能够缩短模具的规划制作周期,进步模具的质量,增强公司商场竞争力。可是,只要处理了上述疑问,才干使CAE技能真实在揉捏模具职业中得到广泛运用。这正是铝型材揉捏模CAE技能研讨的含义。
2 铝型材揉捏模优化规划现状
    因为要规划出结构合理且经济实用的揉捏模具是一件十分杂乱而艰难的作业,因而,世界各国的揉捏作业者对模具规划理论和办法(特别对优化理论和办法)进行了很多的研讨作业。
    在揉捏技能开展的初期,通常依据机械规划原理,运用传统强度理论并联系规划者的实践经历来进行模具规划。跟着弹塑性理论和揉捏理论的开展,很多新型的试验理论和办法、核算理论和办法已开端用于揉捏模具规划制作范畴。如,工程核算法、金属活动坐标网格法、光弹光塑法、密栅纹云法、滑移线法、上限元理论和有限元理论等被广泛用于模具应变场的断定和各种强度的校核,进而优化其结构和技能要素。跟着核算机技能的开展,揉捏模具的CAD/CAM技能在近来20 30年中得到迅速开展,且很大一有些技能会集在模具规划的优化方面。何德林等人运用IDEF0办法开宣布能对平面模和分流模进行优化规划的CAD/CAM体系;王孟君等人以AUTOCAD12 0为图形支持环境,VISUALBASIC4.0为开发工具,开发的CAD体系,能够有效地从事揉捏平模的各项核算,然后对规划成果进行优化;闫洪等人将CAE概念引进模具规划进程,指出了优化规划的方向;刘汉武等人提出智能CAD概念,为模具规划智能化供给了一些思路。此外,国内外科研人员运用理论解析、物理模仿和数值模仿等办法,对铝型材揉捏的变形进程、应力场和温度场散布及改变、冲突与光滑等疑问进行了很多的剖析和试验,并依据其研讨成果对揉捏模具进行了优化。例如,赵云路和刘静安对各类揉捏模具的优化规划进行了体系论说。国内还有有些科研人员用有限元法联系试验办法对揉捏模具最佳轮廓线及模具结构进行了剖析和优化。
    可是,中国因为模具技能底子薄,起步晚,在归纳水平上与国外同行业比较仍有必定差距。
3 铝型材揉捏模CAE国内外开展现状和趋势
    对铝型材的揉捏进程进行数值模仿能够猜测实践揉捏进程中也许呈现的缺点,及早优化模具结构规划、调整挤出技能参数和有关于性的指明技能处理计划。国内外研讨者们对此已做了很多作业。韩国的Hyun WooShin等在1993年对非轴对称揉捏进程进行了有限元剖析,他们运用二维刚塑性有限元办法联系厚板理论将三维疑问进行了简化,对全部揉捏进程进行了不失精确的数值模仿,一起也削减了核算量。关于变形模仿,于沪对等选用塑性成型模仿软件DE FORM,联系刚粘塑性有限元法函数法对平面分流模的揉捏变形进程进行了二维模仿,得出了揉捏进程中铝合金的应力、应变、温度以及活动速度等的散布和改变。刘汉武等运用ANSYS软件对分流组合模揉捏铝型材进行了有限元剖析和核算,找出了原模具规划中不易发现的结构缺点。周飞等选用三维刚粘塑性有限元办法,对一典型铝型材非等温成型进程进行了数值模仿,剖析了铝型材揉捏的三个不一样成形期间,给出了成形各期间的应力、应变和温度场散布状况以及全部成形进程中模具载荷随成形时刻的改变状况。关于压力场,闫洪等在2000年运用ANSYS软件作为渠道,对壁板型材揉捏进程进行了三维有限元模仿和剖析,取得了型材揉捏进程的位移场、应变场、应力场。对实践型材揉捏中技能参数挑选和模具结构尺度的批改起到了重要指导效果。关于揉捏进程的冲突与光滑剖析,1997年,俄罗斯的VadimL.Bereshnoy等对冲突辅佐在直接和直接揉捏成型硬质铝合金中的技能进行了研讨。该技能的开展和运用使出产功率和质量都得到了大大进步。美国的PradipK.Saha在1998年对铝型材揉捏成型中热动力学和冲突学进行了研讨。他选用热力学数值模仿法结构了3种不一样的试验模型,剖析了模具作业带和活动金属触摸面上的冲突特性,还对坯料温度和揉捏进程中发生的热量对模具作业带所发生的温升的影响、并进行了实践测量验证;研讨表明,揉捏进程中的冲突对型材的精度和表面质量有直接影响,模具作业带的磨损进程取决于揉捏进程中的热动力学功用,揉捏热动力学功用又遭到揉捏变量的严重影响。
    在二次开发方面,国内的一些研讨进展也值得重视。陈泽中、包忠诩等经过体系集成和二次开发,树立了根据UG和ANSYS的铝型材揉捏模CAD/CAE/CAM体系,并对分流组合模进行了CAD/CAE/CAM研讨,有效进步了模具规划制作功率。深圳大学的李积彬用C言语编写了铝型材揉捏模具参数规划的程序,以流程图的方式详细引导铝型材揉捏模具的规划进程;以人机对话的方式完成铝型材揉捏模具参数的优化规划。兰州铁道学院的段志东经过ANSYS供给的强壮的前后处理和求解功用渠道,经过在ANSYS运用程序中增加自个的铆钉有限元程序,介绍并总结了用UIDL对ANSYS进行图形用户界面二次开发的通常进程和规则,为用户在扩充ANSYS功用、树立自个专用程序的一起树立起对应的图形驱动界面供给了有利的协助。江苏戚墅堰机车车辆技能研讨所的盛伟以ANSYS软件为渠道,进行金属塑性成形进程模仿软件的二次开发,并运用该软件对锻件塑性成形进程进行了模仿,为进步锻件质量、猜测金属成形中的缺点、拟定合理技能供给了理论依据。
    但总的说来,这些研讨多侧重于理论化,一种真实合适一般规划制作人员运用的揉捏模有限元剖析软件在国内几乎还没有。有些二次开发在具体运用上也有很大的局限性,所以对现行有限元软件的用户化研讨,使之能非常好的运用于揉捏模具的规划就变成燃眉之急。
4 结论
    进步铝型材揉捏模具规划与制作水平是改进商品质量和增强商场竞争力之关键所在,而铝型材揉捏模CAE技能在铝型材揉捏模具规划优化中起着十分重要的效果。
    国内外同行凭借铝型材揉捏模CAE对优化铝型材揉捏模具(包含揉捏进程和揉捏技能)进行了有利测验,取得了不少科研和运用成果,这种意向值得注意。
    尽快把最新的有限元剖析技能运用到全部揉捏模具规划与制作进程中,让更多的模具工程师把握这种优化规划办法,以进步中国铝型材揉捏职业及其模具制作业的商场竞争力。

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