随着我国高速轨道交通、船舶和航天航空业的发展,铝合金型材产品正向着高强高韧、断面形状复杂、薄壁扁平多腔和尺寸精度要求高的方向发展,这无疑给铝合金型材挤压工艺和模具设计提出了更高要求。传统的经验式铝型材挤压工艺和模具设计方法已难以适应大断面复杂型材的设计需求。基于挤压过程数值模拟分析的挤压工艺和模具设计方法是提高挤压工艺和模具设计质量和效率的重要方法。本文针对某一典型大截面复杂铝合金型材,系统研究了该铝型材的挤压工艺和模具设计、挤压过程金属流动规律,并基于数值模拟方法优化设计了该型材的挤压模具,获得了出口截面速度分布相对均匀的挤压模具结构。首先分析了该大型复杂截面铝合金型材的结构特征和尺寸精度要求,分析了该型材挤压成形和模具设计难点,基于分流组合模的结构特点和设计方法,对该铝合金型材的挤压工艺进行计算分析,设计了具有导流室结构的铝型材挤压模具结构,设计了上模结构的分流孔、分流桥和模芯以及下模的焊合室、模孔型腔、工作带和空刀等具体结构。基于任意拉格朗日-欧拉算法的有限元模拟软件HyperWorks,建立了该铝型材挤压成形过程的有限元数值模拟模型,对挤压过程进行了数值模拟,获得了型材挤压过程金属流动规律,分析和讨论了挤压模具出口截面上型材的变形、速度、应力和温度场分布,分析了模具出口处型材截面上的速度分布不均性和型材扭拧变形之间的影响关系,研究表明,基于初始设计的型材挤压模具,无法保障模具出口处型材截面上材料流动的均匀性,导致型材出现扭拧变形。系统研究了导流板、分流孔、阻流块及工作带等模具结构参数对型材挤压速度分布、温度分布、应力应变分布及材料粒子运动轨迹等金属流动行为的影响规律,对比分析了不同模具设计方案下的金属流动状态和模具出口处型材截面上的速度分布均匀程度,优化设计了该型材的挤压模具结构。数值模拟表明,优化设计的模具结构可使模具出口处型材截面速度相对均匀和变形较小,可满足型材截面几何形状和尺寸精度的要求,并总结了此类大型复杂截面铝合金型材挤压模具的设计方法。