基于HyperXtrude的铝型材挤压模具优化

    行业：铝型材挤压

    挑战：大型模具受力复杂，容易导致早期报废

    Altair 解决方案：利用AltairHyperXtrude挤压仿真软件对模具结构强度进行了仿真计算，并以此 结果指导模具的创新设计。

    优点：较少试模次数 ;有效提高了模具质量

    背景介绍 

    铝合金挤压模具是控制铝型材的成型、尺寸精度及表面质量的关键因素，因而模具是型材生产关键。然而由于设计不当、加工和生产过程操作不当而造成模具过早失 效导致生产效率下降和成本剧增等问题，成为阻碍企业生产效益提高的瓶颈，因而通过模具优化设计提高模具使用寿命是企业亟待解决问题。   

    挑战 

    大型方管型材由于其模具受力大，往往容易导致模具变形严重，甚至出现裂桥而导致早期报废，因而其模具设计一直是困扰铝型材模具行业的难题。另外，模具材料、加工、试模等费用昂贵也是制约模具设计创新的重要因素。铝型材挤压是一个处在高 温、高压、复杂的摩擦状态等复杂条件下的成形过程，采用传统的物理实验和现有的测量仪器与手段基本上无法准确得到模具变形受力。     

以下为实际型材的截面图和挤压工艺参数：

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    “整个设计过程中使用AltairHyperXtrude进行模拟分析，研究其对模具受力的影响，很好地指导了模具创新设计，通过模拟挤压可以减少试模次数，校核大型模具的强度，对模具的安全性预测具有明显效果。模拟结果对于模具设计具有非 常重要指导意义，可以作为模具设计的强有力工具。”

                                                                                   广亚铝业有限公司 梁松林 林灵江 黄泽涛                                                                                                               

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    解决方案

    根据该类零件的挤压特点，设计了四种模具方案，使用HyperXtrude对它们分别进行了挤压仿真建模和计算，四种设计方案如下：

    挤压仿真结果表明型材流动理想，四角稍快，平面相对慢，符合型材成形要求，均达到设计要求。四种方案中下模设计和上模分流孔形状相同。说明创新设计方案的拱形沉桥和球形卸压设计，对型材成形不会带来负面影响。

    各方案模具所受的最大应力大小顺序为：方案三<方案二<方案一<方案四，方案三模具受力优于其他方案，各方案模具的应力分布云图如下图所示。

   

    结论 

    通过球形卸压及拱形沉桥方法对方管模具进行了创新设计，把平直的桥面改为圆弧面，平直模芯面改为球面，有效地降低金属流动的阻力，避免了金属流动过程中难变形死区，降低了挤压过程中金属的变形抗力，因而大大改善了挤压模具受力。整个设计过程中使用AltairHyperXtrude进行模拟分析，研究其对模具受力的影响，很好地指导了模具创新设计，通过模拟挤压可以减少试模次数，校核大型模具的强度，对模具的安全性预测具有明显效果。模拟结果对于模具设计具有非常重要指导意义，可以作为模具设计的强有力工具。  

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