工業鋁型材生產加工廠家

鋁型材擠壓模具的優化設計是獲得經濟而合理的模具的重要手段，近年來，世界各國投入大量人力、物力和財力致力于擠壓模具優化問題的研究；由于大型計算機的開發和應用，CAD/CAM技術的迅速發展，有限元分析理論和實用技術的不斷完善以及各種數值模擬和物理模擬方法進一步實用化，為鋁型材擠壓模具優化設計理論與技術的發展開辟了道路；目前，許多大型的、復雜的、重要的擠壓工模具的優化設計問題已獲得了滿意的結果；擠壓模具優化設計的理論研究與實用技術獲得了重大的突破，取得了一大批成果，有的已規范化和系統化；

1. 目標參數的確定

根據相關人員的研究，單位擠壓力能耗量、模具使用壽命及鋁型材組織性能等與擠壓模具的輪廓曲線形狀、半模角大小、模具的軸向長度等結構因素有關，因為它們直接影響變形金屬的流動分布和應力-應變狀態，影響摩擦力的大小；生產實踐證明，大的摩擦阻力、嚴重的應力及流動不均勻分布是導致單位擠壓力高、模具容易破裂、磨損及型材產生彎曲、扭擰、波浪、內應力、低力學性能的重要原因；因此，優化擠壓模具就是優化模具的輪廓曲線、半模角和模具的軸向長度，使模具具有最長的使用壽命，所需的力-能消耗最小，生產效率最高，鋁型材的組織和性能最好，成本最低而效益最高；可見，擠壓模具的優化是個多目標優化問題；寫出這些多目標函數是困難的，甚至是不可能的，但可用一些參數來代替，稱這些參數為目標參數；

研究和生產實踐表明，擠壓模具的失效與報廢大多是由于磨損、開裂、尺寸超差、塌腔等造成的，而這些現象都與擠壓力過大有關；因此，擠壓力可作為模具優化的一個目標參數，應選擇使擠壓力最小的模具模腔輪廓曲線和半模角；

鋁型材組織和力學性能的好壞，可用其橫斷面上各點處的等效應變率及其梯度來衡量，梯度越小意味著變形愈均勻，組織愈均勻，力學性能愈好；因此，等效應變率及其梯度可作為模具優化的另一個目標參數，應選擇使等效應變率梯度值小的模腔輪廓曲線和半模角；

相關人員提出用顯微硬度表征鋁型材的力學性能；顯微硬度高，則力學性能好，他們還給出了顯微硬度與應變率的關系式；因此，顯微硬度也可作為模具優化的目標參數，應選擇使顯微硬度高的模腔輪廓曲線和半模角；

提高擠壓速度能提高生產率，但會升高擠壓力，影響模具壽命，還可能增大鋁型材組織不均勻性，因此應選擇適當的擠壓速度；擠壓速度也可作為模具優化的一個目標參數；

綜上所述，在一般情況下，可確定擠壓力，等效應變率及其梯度，顯微硬度，擠壓速度作為擠壓模具優化設計的四個目標參數；

2. 約束條件的確定

對于鋁型材擠壓來說，模具優化設計采用以下兩個約束條件：

（1）受工模具系統的強度、剛度、失穩條件的約束；擠壓筒、擠壓軸、穿孔針等工具的強度、剛度和失穩條件在擠壓機設計時已得到確認；模具的強度、剛度與失穩條件除了在設計擠壓機時應加以考慮外，還與擠壓工藝條件、型材形狀與規格、型材和模具的材質等有關；

（2）受鋁型材表面狀態的約束；在設計模具時應保證金屬流動時有一定的死區存在，以防止變形金屬中的雜質、油污、臟污流入型材中；

為了實現上述優化目標，可預設計多種模腔輪廓曲線和半模角，然后用最有效的方法計算工件有各種模腔和半模角的模具中擠壓的應力-應變場、溫度-速度場以及其它有關參數；根據試驗研究和分析計算結果擇優選擇模腔輪廓曲線和半模角，在此基礎上再采用CAD/CAM技術最后完成模具的設計；