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目前,CAD/CAE技术作为能缩短产品开发周期的得力工具,被越来越频繁地引入了产品的设计与生产各个环节,以节省人力、物力与时间,铝合金型材的挤压工艺也不例外。
本文首先论述了平面分流组合模具的设计原则,简单介绍了刚粘塑性有限元理论、有限元应用软件 DEFORM-3D以及金属流速的判据,分析了基于Lagrangian力学描述模型的有限元法模拟分流焊合的不足,并寻求ALE有限元(即基于Arbitrary Lgrangian-Eulerian力学描述模型的有限元)方法来进行稳态过程的模拟以得到有效的分析数据;文章还从工艺、几何等方面系统讨论了影响挤压金属流动、应力应变及温度分布的因素来作为模具设计优化的参考条件;最后本文以A16063矩形管型材的热挤压为研究对象,通过整合实际设计经验并考虑塑性成形影响因素,利用VC语言建立了A16063矩形管型材平面分流挤压模设计模型,通过输入管材截面参数得到模具设计参数,然后通过三维造型软件Pro/Engineer创建了该模具实体造型,并利用刚粘塑性有限元仿真软件DEFORM-3D采用Lagrangian有限元法租ALE有限元法进行了挤压过程的数值模拟,从模拟结果中清楚地获得了挤压过程中的挤压力行程曲线、应力应变分布以及各处的金属流速情况,便于掌握金属流动规律,从这些分析结果入手对模具进行了更进一步的优化,实现了对铝型材矩形管挤压模具准确快速的设计。
本文对长宽不等的矩形管材甩ALE有限元法进行挤压过程的稳态仿真模拟,有效避免了Lagrangian有限元无法处理分流坯料的焊合问题,此模拟只是分析挤压到达稳定阶段的情况,因为挤压过程大部分时间处于这种状态,这对于模具设计来说更有代表性。