镁合金是在实际生产中最轻的金属材料,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、导热性好、电磁屏蔽效果佳、机加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点,是实现工业产品装备轻量化的理想材料之一。用挤压的加工方式生产镁合金,可以提高生产效率,改善镁合金的力学性能。由于挤压模具是封闭的,所以在挤压的过程中,金属内部流动、应变场、温度场、应力场以及载荷情况等都很难进行检测。另外模具结构设计作为挤压过程中很关键的一个因素,长期以来只能靠不断的试模和摸索,靠积累的经验来进行,这耗费了大量的人力和物力。因此,用计算机模拟的方式,来改良和优化模具结构,有助于提高实验和生产的效率。镁合金的挤压角在挤压过程中有很重要的作用,它是镁合金棒料挤压变形的主要区域。目前镁合金的挤压研究主要集中在挤压比上,对这方面的研究较少。本文设计了新的模具挤压变角,运用有限元分析软件DEFORM对AZ31镁合金挤压过程进行模拟,,研究了复合变角对AZ31镁合金表面质量和力学性能的影响,并通过实验验证了优化设计模具的挤压效果如下。1、传统的挤压模具中,模具的挤压角往往与挤压板或者凹模为一体。本模具将挤压角拆分出来,设计为中央替换模,实现了换小模不用换大模的思想,使得挤压实验中可以更加方便的进行不同模具结构的实验。在工业生产中也可以提高生产效率,节约了材料,降低了生产成本。2、新的模具结构可以有效改善死区,降低挤压时的载荷,加快外层金属的流动速度,使金属的组织更加的均匀,提高了金属的性能。3、中央替换模的锥面角度对镁合金挤压过程中的速度和温度都有很大的影响。锥面角度越小,挤压中棒料表面与芯部的材料流动速度差越小,挤压时的温度越低。进而使挤出的棒料有更好的表面质量。4、通过实验证明,当挤压速度等于5mm/s时,采用锥面角度为30。的中央替换模可以得到光滑的镁合金棒材。5、设计了多重阶梯的复合变角,使材料在挤压过程中受到多次挤压,材料的应变逐渐增大,在外层受到比一重阶梯更大的剪切应变,增加材料的阶梯数可以有效的提高材料的等效应变,使镁合金得到更大的变形强化。6、在相同阶梯数复合变角中挤压,选取的复合变角阶梯角度增大,有助于金属的挤压流动性,使多重阶梯能实现更好的挤压效果。