复杂铝型材挤压过程数值模拟及模具结构优化

发布时间：2019-11-13 20:54

【摘要】：铝型材作为一种强度高、质量轻、耐腐蚀以及可表面处理的合金材料被广泛运用于航空航天、轨道交通和汽车制造等领域。铝型材挤压加工是铝合金产品生产制造的主要方法之一,传统的方法研发周期长而不能满足当下生产的需求。本文选择应用广泛的铝型材作为研究对象,对其挤压成型过程进行数值模拟分析,运用了专业的挤压软件HyperXtrude,得出了不同工艺参数对挤压成型过程的影响规律。采用自适应响应面法对工作带长度进行了优化设计。首先,介绍了有限元法中ALE的基本原理和HyperXtrude软件的基本理论,为后续研究提供理论依据。然后,以某一复杂的空心铝型材为研究对象,对其进行模具设计,运用HyperXtrude有限元数值模拟分析,探究了挤压速度、模具预热温度、坯料预热温度等不同工艺参数对挤压成型过程的影响规律。最后,以另一复杂的空心铝型材为研究对象,研究了焊合室深度和分流桥宽度等不同结构参数对挤压成型过程的影响规律。并对优化后的模具结构采用自适应响应面法,并以工作带长度为设计变量,基于HyperStudy平台进行工作带长度优化设计。
【图文】：

复杂铝型材挤压过程数值模拟及模具结构优化获得金属材料型材截面模型[6]。铝型材挤压成型原理图如图 1-1。在挤压过程中将预热的铝型材棒料放入挤压筒内，通过挤压机强大的压力作用下，，挤压杆和压垫片将力传导到棒料，迫使棒料发生塑性变形从模孔挤出，从而得到拥有一力学性能的铝合金挤压型材的形状和尺寸[7]。

(a)丁字型材 （b）异型半空心型材 （c）壁板型材图 1-2 型材的分类根据挤压成型过程的挤压方向、变形特特征、挤压速度等可分为以下几类，表所示[12]：表 1-1 挤压成型过程的方法分类按挤压方向正挤压按变形特征平面变形挤压反挤压 轴对称变形挤压侧向挤压 三维变形挤压按挤压速度低速挤压按挤压温度冷挤压高速挤压 温挤压冲击挤压 热挤压按模具种类和结构平模挤压按设备类型立式挤压锥模挤压 卧式挤压分流模挤压 Conform 挤压
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG379

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本文编号：2560484