论文部分内容阅读
当今社会资源和能源的损耗问题日益凸出,铝合金型材作为交通、建筑、船舶等领域轻量化的关键因素,越来越受到人们的关注。而铝型材制品常常采用挤压成型的方法获得。随着铝型材品种不断增多,挤压制品截面形状复杂多变,挤压模具结构的设计难度也越来越大,此外挤压工艺参数的选择对挤压成型的过程也有不可忽视的影响。传统的试模修模生产方法已无法满足生产设计需求。而随着有限元模拟仿真技术的不断发展成熟,为挤压模具结构优化以及挤压工艺参数优化提供了新的思路。本文首先简单介绍了铝挤压过程以及基本原理,型材挤压的主要特点。并对数值模拟软件HyperXstrude做了简单介绍。针对某带悬臂的复杂空心铝型材,利用该软件对其挤压过程进行模拟仿真。为了使得挤出型材产品质量得到保证,对该型材对应的模具结构进行了改良设计。重新设计了上模分流孔的分布,以及与之对应的分流桥、焊合室结构,使得型材挤出流速分布均匀性得到明显提高,型材挤出质量得到提高。并对重新设计的模具结构再做进一步的优化。根据模拟仿真结果采取了调整分流孔大小、对流速过快的部位设置了阻流块,并两次调整工作带长度等一系列结构优化措施,使得型材出口流速更趋平稳、型材变形小同时模具强度也得到保证。然后研究了工艺参数对该型材挤压过程中金属流速均匀性以及模具强度的影响规律。得到了模具预热温度、坯料的预热温度、坯料直径、挤压速度等挤压工艺参数对挤出型材截面速度均方值大小的影响规律,以及模具所受最大应力随工艺参数变化的规律。最后利用人工智能算法对工艺参数进行了优化。利用MATLAB软件建立了BP神经网络预测模型,实现了通过输入一定范围内的参数值进行对SDV值的预测。并对其进行检验,验证了其预测能力的可靠性。采用结合BP神经网络的遗传算法,对工艺参数值进行搜索寻优,获得了最优参数值。并通过HyperXtrude进行仿真试验验证了优化结果的可靠性。得到了本文型材的最佳工艺参数值为:挤压速度2mm/s、模具预热温度453℃、坯料预热温度479℃、坯料直径261mm。