基于hyperxtrude軟件的擠壓模具優(yōu)化設(shè)計(jì)(參考版)
2025-02-08 10:59本頁面
【正文】 合理、科學(xué)的應(yīng)用該軟件必將對(duì)指導(dǎo)鋁型材擠壓工藝和模具設(shè)計(jì)、減少試模次數(shù)、提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量、節(jié)省成本、提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要價(jià)值意義。 依據(jù)以上的分析結(jié)果，由于 3 號(hào)分流孔的流速過快，導(dǎo)致型材出口對(duì)應(yīng)位置的型材流速過 快，也導(dǎo)致了型材的變形，應(yīng)該調(diào)整 1 號(hào)分流孔的大小，降低該處的型材流速。 圖 6 是該模具的試模料頭，結(jié)果顯示，中間部位流速過快，與圖 3 所示的型材出口流速圖非常吻合。 圖 4 型材出口流速分布圖 圖 5 型材出口變形圖 圖 6 試模料頭 圖 7 試模料身 圖 4 是型材出口流速分布圖，結(jié)果顯示 1 號(hào)分流孔隨對(duì)應(yīng)的位置型材出口速度太快，空心結(jié)構(gòu)周邊的流速不均勻。 3 模型求解及結(jié)果分析 采用如表 1 所示的擠壓參數(shù)，對(duì)該擠壓過程進(jìn)行仿真求解，這些參數(shù)均取自實(shí)際的擠壓生產(chǎn)工藝。 生成 GRF 文件和提交計(jì)算 生成好仿真模型后，可以利用 Parameters 命令設(shè)置求解參數(shù)，最后生成 grf 和 tcl文件，提交計(jì)算。 應(yīng)用擠壓成形模板 創(chuàng)建好網(wǎng)格模型以后，就可以一個(gè)用 Metal Extrusion Template 模板，按照一定的流程進(jìn)行擠壓仿真模型創(chuàng)建和邊界條件的設(shè)置。在對(duì)鋁型材擠壓模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，必須遵循由下到上（即從bearing—— Chamber—— Pothole—— Billet）、由內(nèi)到外（對(duì)空心模而言）、由小到大 的原則，先生成面網(wǎng)格，再生成體網(wǎng)格，合理分配單元尺寸，保證網(wǎng)格大小的平穩(wěn)過渡。 網(wǎng)格劃分 幾何清理完畢以后，可以在表面模型的基礎(chǔ)上生成體模型，這樣，下一步就可以對(duì)體模型劃分網(wǎng)格了。幾何清理是一 項(xiàng)非常重要的工作，合理的幾何清理可以提高網(wǎng)格劃分的速度和質(zhì)量，提高計(jì)算精度。因此，在網(wǎng)格劃分錢前，需要對(duì)導(dǎo)入的幾何模型進(jìn)行必要的幾何清理工作，這些工作包括移除錯(cuò)位、小孔，壓縮相鄰曲面之間的邊界，消除不表要的細(xì)節(jié)，改善幾何模型的拓?fù)潢P(guān)系，等等。通過拉伸方法直接構(gòu)造棒料的幾何模型 (定義 ponent name 為 Billet)。從上模抽取分流孔內(nèi)的擠壓成形料的幾何表面（定義為 ponent name 為 Pothole），從下模中抽取焊合室內(nèi)的擠壓成形料的幾何表面 (定義 ponent name 為 Chamber)。在擠壓過程中，材料流經(jīng)擠壓筒 —— 分流孔 —— 焊合室 —— 模孔，最 后成形為型材，仿真模型需要對(duì)這幾個(gè)區(qū)域的材料都進(jìn)行網(wǎng)格劃分。圖 1 是建筑幕墻橫梁擠壓模具的上模和下模幾何模型。 2 HyperXtrude 系統(tǒng)進(jìn)行鋁型材擠壓仿真建模的關(guān)鍵技術(shù) 以下將針對(duì)某建筑幕墻橫梁擠壓模具，創(chuàng)建擠壓仿真模型。運(yùn)用仿真技術(shù)可以實(shí)時(shí)跟蹤鋁型材擠壓金屬的流動(dòng)行為，模擬成形過程，揭示金屬的真實(shí)流動(dòng)規(guī)律和各種物理場量的分布、變化情況，研究各種因素對(duì)金屬變形行為的作用和影響，預(yù)測實(shí)際擠壓過程中可能出現(xiàn)的缺陷，及早優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、調(diào)整擠出工藝參數(shù)和有針對(duì)性的指明技術(shù)解決方案。目前鋁型材擠壓工藝和模具的開發(fā)也基本上都是依靠工程類比和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所開發(fā)的擠壓工藝和模具必須通過反復(fù)的試模和修模來達(dá)到合理狀態(tài)，試模周期長也 已經(jīng)成為鋁型材及其模具廠家核心競爭力提升的瓶頸所在。 c. 模擬驗(yàn)證結(jié)果表明， 優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)擠壓模設(shè)計(jì)的優(yōu)化過程是可行的，優(yōu)化結(jié)果是有效的。 2 結(jié)論 a. 基于有限元分析軟件 HyperXtrude 平臺(tái)，對(duì)擠壓模具進(jìn)行有限元分析模擬分析，可以用于驗(yàn)證擠壓模具設(shè)計(jì)方案的可行性。 按優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案加工模具，通過后續(xù)的 試模跟蹤，試模擠壓出來的料頭平，如圖 6，斷面尺寸檢驗(yàn)合格，一次上機(jī)直接合格，同時(shí)也對(duì)另一個(gè)類似的斷面進(jìn)行跟蹤，而該斷面模具未做優(yōu)化設(shè)計(jì)直接加工，擠壓后發(fā)現(xiàn)料頭不平，單孔中快和慢相差比較多，兩孔出來的料頭也不一樣長，而且有扭曲現(xiàn)行見圖 7。 由表 4 中模具出口平均速 度，左為 117mm/s，右孔為 116mm/s，兩孔間流速相差1 mm/s，與原來相差 20 mm/s 相比，流速差明顯縮?。挥捎趦煽字g流速偏差比較小，這樣擠壓出來的料頭預(yù)計(jì)比較平，型材不容易變形，尺寸比較容易保證。 表 3 修改后擠壓模擬工藝參數(shù) 圖 4 修改后導(dǎo)流模結(jié)構(gòu)圖（藍(lán)色線條為修改后的尺寸） 圖 5 修改后的工作帶尺寸圖（藍(lán)色數(shù)字為修改后的尺寸） 新的設(shè)計(jì)方案確定后，按照新的設(shè)計(jì)方案修改相應(yīng)的 PRO/E 中的三維模型，把修改好的模型再次導(dǎo)入有限元分析軟件 HyperXtrude 中，重新驗(yàn)證，可以得到新的模流分析結(jié)果如下圖 6 和
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