第42卷第11期 Vol. 42No. 11
压技术银
FORGING & STAMPING TECHNOLOGY
铝合金空心型材挤压截面内凹变形有限元分析及
模具结构优化设计
王震虎2，何芯1,2，李落星1.2
（1.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南长沙410082；
2.湖南大学机械与运载工程学院，湖南长沙410082）
2017年11月 Nov.2017
摘要：截面变形是复杂空心型材挤压过程中经常遇到的难题，实际生产中需通过反复试模、修模才能得到合格的产品。针对 6063铝合金空心型材截面内凹间题，采用数值模拟方法获得了挤压过程中不同方向上的金属流速及模具焊合室内不同高度的压力分布，分析与讨论了产生缺陷的原因，并优化了模具结构。模拟仿真结果表明，添加阻流块后挤压过程中型材不同位置和不同方向上的流动速度更加均勾，挤出型材向内固的现象得到改善。实测结果显示，采用改进后的模具结构，挤压型材最大内凹量减小为0.15mm，可以满足实际应用要求。
关键词：铝合金空心型材；截面变形；挤压；内凹；数值模拟；模具结构 DOI: 10. 13330/j. issn. 1000-3940. 2017. 11. 014
中图分类号：TG376
文献标识码：A
文章编号：1000-3940（2017）11-0073-06
FE analysis and diestructureoptimization design on concavedistortion of
extrusionsectionforaluminumalloyhollowprofile
Wang Zhenhu'-, He Xin'-?, Li Lloxing'.2
(1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacture for Vehicle Body, Hunan University , Changsha 410082 , China;
2. College of Mechanical and Vehiele Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)
Abstract : Section distortion is a difficult problem encountered in the extnusion process of complex hollow profile, and the repeated die try out and modification were required to get qualified products. For the concave distortion of a complex thin-walled hollow profile 6063 alumi-num alloy, the metal flow behavior in different directions and the pressure distributions for different heights in welding chamber were ob-tained by FE method. Then, the causes for section collapse were analyzed, and the mold structure was optimized. The simulation results show that the flow speeds of material at diferent positions and directions are more uniform in the extrusion process of profile afier adding a restrictive block, and the concave distortion in the extrusion profile is modified. The experiment results show that the maximun concave amount of the extruded profile is reduced to 0. 15 mm by adopting the improved die structure, and it can meet the requirements of practical applications.
Key words : aluminum alloy hollow profile; section distortion; extrusion; concave; numerical simulation; die structure
在空心型材挤压过程中，型材横截面形状越复杂，挤压过程金属流动不均勾性越显著，型材在出模孔各处流速大小不一，造成挤出型材有弯曲、褶皱及开裂等问题，既对型材质量产生了不良影响同时也缩短了模具的使用寿命。应用数值仿真技术，
收稿日期：20170624；修订日期：20170905
基金项目：国家自科学基金资助项目（1664252，51475156）
作者筒介：王震虎（1986-），男，博士研究生 E-mail: 18216229991@ 163. com
通讯作者：李落量（1969-），男，博士，教授万方数据il;1ily2000@163.com
对空心型材挤压过程进行模拟，可以观察到挤压过程中材料的流动，获得挤压过程中坏料体内的应变
温度和流变速率等热物理量，同时可观测挤压量、
过程中挤压力、挤压工具温度等工艺参数的变化。基于数值模拟技术模拟空心型材挤压过程，在一定程度上可以预测挤压过程中可能出现的产品缺陷，而后通过对模具结构以及工艺参数进行优化，使挤出型材达到使用要求。同时，
数值模拟技术可以在
一定程度上缓解传统挤压过程中反复试模与修模过程，降低材料浪费和人员占用率，提高产品竞争力。
目前，国内外研究者基于有限元模拟技术，对
特种成形栏目是由北京机电研究所塑性工程技术中心①赞助刊出