HyperXtrude实现数字化模具设计制造.docx

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1、HyperXtrude实现数字化模具设计制造1 图1空心分流模具图与型材形状2 .挤压模具的材料流淌有限元模型为了分析与研究材料沿挤压模具的流淌性能，首先将材料流经的模具与挤压筒的内表面几何抽取出来，然后分别创建如图2所示的有限元模型。要紧包含四个部分：棒料、分流孔与焊合腔、工作带与型材。根据材料在挤压过程中变形程度及其对流淌结果的影响，各部分网格单元的大小与密度要求不一致，比如在模具出口邻近，材料变形最剧烈，因此该区域的单元较密，而关于棒料中的单元尺寸应尽量大。这种网格单元的分配，一方面确保计算精度，另一方面能够尽量减少整个模型的大小，提高计算效率。3 图2流经模具内的材料有限元网格模型4

2、.边界条件的创建图3所示为挤压工艺示意图，包含工具中的不一致部分与材料。根据材料在挤压过程中流经工具的不一致区域及其相互接触情况，分别创建各自的边界条件及其参数。要紧包含：图3挤压模具与材料的边界条件定义（1）挤压块与棒料之间的接口;（2）挤压筒与棒料之间的接口；（3）模具与棒料之间的接口：（4）工作带表面的边界条件；（5）型材表面的边界条件：（6）型材出口边界条件；（7）挤压筒与模具外部。5 .材料的选择与创建HyperXtrude软件支持多种材料与材料的结构关系模型，内置的材料库中包含有5大类与70余种材料数据。分析人员能够根据需要选择相应的材料，并分配给相应的模型。同时软件包含一个易用的

3、材料编辑器，能够根据需要对材料性能数据进行修改或者创建新的材料，并将其储存在材料库中，易于以后使用。图4所示为AA6061材料性能参数。6 图4材料性能参数7 .挤压工艺参数的输入与求解操纵根据实际挤压工艺条件来定义挤压工艺参数，要紧包含：梯料预热温度、模具的初始温度、挤压筒的初始温度，挤压筒的内径、棒料的长度与挤压块速度等。求解操纵要紧包含：分析类型、挤压类型、计算类型、收敛误差、迭代次数、时间步长及作业提交类型等。根据该例需要，要紧对模具设计进行验证，分析材料流淌并预测型材变形。如图5所示选择相应的参数与求解操纵。结果分析与评价图6为压力场与温度场分布图，图7示意潜在的焊合问题将会导致型材

4、上局部温度分布不均，并引起型材的局部变薄。图6压力场与温度场分布图7潜在的焊合问题引起局部温度分布不均匀及型材变薄图8所示速度场分布，左图为型材的速度分布，能够看出材料流速很不均匀，导致材料流淌的不平衡，并引起型材的变形。右图为分流孔内的材料沿挤压方向的流速分布，材料在分流孔内速度不均将会影响型材的变形。图8速度不均匀导致材料流淌不平衡与变形根据上述计算结果与分析评价，并与实际挤压结果相比较，HyperXtrude能够准确地预测挤压模具初始设计方案的潜在缺陷，从而进一步提出改进方案，成功地验证与解决了实际挤压生产中的问题。结束语通过使用HyPerXtrUde挤压成形模拟软件，成功地预测了挤压模具设计的潜在不足，真正能够帮助模具设计人员解决了现存的实际难题。实践证明，HyperXirude软件将给铝挤压制造商带来极大的收益：通过稳健的、可靠的与快速的挤压成形数值模拟，最大限度地减少模具设计时间与降低设计成本；对新设计的模具进行验证与确认；计算与优化工作带及其长度；减少因反复的试模引起的昂贵生产成本。