工业铝型材生产加工厂家

铝型材挤压模具的优化设计是获得经济而合理的模具的重要手段，近年来，世界各国投入大量人力、物力和财力致力于挤压模具优化问题的研究；由于大型计算机的开发和应用，CAD/CAM技术的迅速发展，有限元分析理论和实用技术的不断完善以及各种数值模拟和物理模拟方法进一步实用化，为铝型材挤压模具优化设计理论与技术的发展开辟了道路；目前，许多大型的、复杂的、重要的挤压工模具的优化设计问题已获得了满意的结果；挤压模具优化设计的理论研究与实用技术获得了重大的突破，取得了一大批成果，有的已规范化和系统化；

1. 目标参数的确定

根据相关人员的研究，单位挤压力能耗量、模具使用寿命及铝型材组织性能等与挤压模具的轮廓曲线形状、半模角大小、模具的轴向长度等结构因素有关，因为它们直接影响变形金属的流动分布和应力-应变状态，影响摩擦力的大小；生产实践证明，大的摩擦阻力、严重的应力及流动不均匀分布是导致单位挤压力高、模具容易破裂、磨损及型材产生弯曲、扭拧、波浪、内应力、低力学性能的重要原因；因此，优化挤压模具就是优化模具的轮廓曲线、半模角和模具的轴向长度，使模具具有最长的使用寿命，所需的力-能消耗最小，生产效率最高，铝型材的组织和性能最好，成本最低而效益最高；可见，挤压模具的优化是个多目标优化问题；写出这些多目标函数是困难的，甚至是不可能的，但可用一些参数来代替，称这些参数为目标参数；

研究和生产实践表明，挤压模具的失效与报废大多是由于磨损、开裂、尺寸超差、塌腔等造成的，而这些现象都与挤压力过大有关；因此，挤压力可作为模具优化的一个目标参数，应选择使挤压力最小的模具模腔轮廓曲线和半模角；

铝型材组织和力学性能的好坏，可用其横断面上各点处的等效应变率及其梯度来衡量，梯度越小意味着变形愈均匀，组织愈均匀，力学性能愈好；因此，等效应变率及其梯度可作为模具优化的另一个目标参数，应选择使等效应变率梯度值小的模腔轮廓曲线和半模角；

相关人员提出用显微硬度表征铝型材的力学性能；显微硬度高，则力学性能好，他们还给出了显微硬度与应变率的关系式；因此，显微硬度也可作为模具优化的目标参数，应选择使显微硬度高的模腔轮廓曲线和半模角；

提高挤压速度能提高生产率，但会升高挤压力，影响模具寿命，还可能增大铝型材组织不均匀性，因此应选择适当的挤压速度；挤压速度也可作为模具优化的一个目标参数；

综上所述，在一般情况下，可确定挤压力，等效应变率及其梯度，显微硬度，挤压速度作为挤压模具优化设计的四个目标参数；

2. 约束条件的确定

对于铝型材挤压来说，模具优化设计采用以下两个约束条件：

（1）受工模具系统的强度、刚度、失稳条件的约束；挤压筒、挤压轴、穿孔针等工具的强度、刚度和失稳条件在挤压机设计时已得到确认；模具的强度、刚度与失稳条件除了在设计挤压机时应加以考虑外，还与挤压工艺条件、型材形状与规格、型材和模具的材质等有关；

（2）受铝型材表面状态的约束；在设计模具时应保证金属流动时有一定的死区存在，以防止变形金属中的杂质、油污、脏污流入型材中；

为了实现上述优化目标，可预设计多种模腔轮廓曲线和半模角，然后用最有效的方法计算工件有各种模腔和半模角的模具中挤压的应力-应变场、温度-速度场以及其它有关参数；根据试验研究和分析计算结果择优选择模腔轮廓曲线和半模角，在此基础上再采用CAD/CAM技术最后完成模具的设计；