技术领域
[0001] 本
发明涉及金属材料加工领域。更具体地说，本发明涉及一种型材挤压模具设计方法。
背景技术
[0002] 随着
铝合金挤压产业在国内的迅猛发展，如何做到在激烈的市场竞争中迅速地响应市场的需求，提高效率起到至关重要的作用。在
铝合金型材产品研发阶段利用计算机进行仿真分析是十分必要的，但传统的仿真分析模式因其操作繁琐、效率低下等原因，越来越难以满足现代企业高效率高
质量的需求。
发明内容
[0003] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0004] 本发明还有一个目的是提供一种将分析工程师从繁琐、单调、重复、耗时的工作中解脱出来，提高仿真分析效率与产品
精度的型材挤压模具设计方法。
[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种型材挤压模具设计方法，包括以下步骤：
[0006] S1、接收一个二维的
几何模型、一个以上的挤压工艺参数，所述挤压工艺参数至少包括坯料
温度、模具温度、挤压筒温度、挤压速度以及
摩擦系数；
[0007] S2、将所述几何模型按金属在挤压过程中的流动特点，划分为若干个组件，所述组件至少包括型材、上模、下模、坯料、分流孔、上工作带以及下工作带组件；
[0008] S3、对任意一个组件进行几何清理，所述几何清理至少包括：移除错位以及小孔、压缩相邻曲面之间的边界以及改善所述几何模型的拓扑关系；
[0009] S4、对任意一个所述组件进行网格划分以生成三维的
网格模型，完成后根据网格质量标准进行网格重划，所述网格质量标准至少包括单元最小
角度、单元最大角度、长高比、
翘曲度以及雅克比；以及
[0010] S5、对所述网格模型在所述挤压工艺参数下进行仿真求解，并得到仿真结果；所述仿真结果至少包括所述网格模型的温度场仿真结果、速度场仿真结果以及应
力场仿真结果。
[0011] 优选地，所述的型材挤压模具设计方法，还包括：
[0012] S6、将型材的截面划分为有限个面积一致的区域，并在每一个区域的几何中心取点组成一个
节点的集合，并从步骤S5中的温度场仿真结果、速度场仿真结果、
应力场仿真结果得到所述集合的温度、速度以及应力的“节点-数值”二维曲线。
[0013] 优选地，所述几何模型按照型材-上工作带-下工作带-上模-下模-分流孔-坯料的顺序依次进行网格划分，且网格大小依次增大。
[0014] 优选地，其中型材最小壁厚处要求至少4层网格。
[0015] 优选地，所述长高比小于5。
[0016] 优选地，对分流孔组件以容差为0.5做几何清理，对其他组件以容差1做几何清理。
[0017] 本发明至少包括以下有益效果：本发明为铝合金型材挤压仿真分析过程节省大量时间，并能快速有效地指导铝合金型材挤压模具设计。
[0018] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0019] 图1为本发明
实施例1的方管铝型材的尺寸。
具体实施方式
[0020] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照
说明书文字能够据以实施。
[0021] 本发明提供一种型材挤压模具设计方法，包括以下步骤：
[0022] S1、接收一个二维的几何模型、一个以上的挤压工艺参数，所述挤压工艺参数至少包括坯料温度、模具温度、挤压筒温度、挤压速度以及摩擦系数；坯料温度是指[0023] S2、将所述几何模型按金属在挤压过程中的流动特点，划分为若干个组件，所述组件至少包括型材、上模、下模、坯料、分流孔、上工作带以及下工作带组件；
[0024] S3、对任意一个组件进行几何清理，所述几何清理至少包括：移除错位以及小孔、压缩相邻曲面之间的边界以及改善所述几何模型的拓扑关系；
[0025] S4、对任意一个所述组件进行网格划分以生成三维的网格模型，完成后根据网格质量标准进行网格重划，所述网格质量标准至少包括单元最小角度、单元最大角度、长高比、翘曲度以及雅克比；以及
[0026] S5、对所述网格模型在所述挤压工艺参数下进行仿真求解，并得到仿真结果；所述仿真结果至少包括所述网格模型的温度场仿真结果、速度场仿真结果以及应力场仿真结果。
[0027] 优选地，所述的型材挤压模具设计方法，还包括：
[0028] S6、将型材的截面划分为有限个面积一致的区域，并在每一个区域的几何中心取点组成一个节点的集合，并从步骤S5中的温度场仿真结果、速度场仿真结果、应力场仿真结果得到所述集合的温度、速度以及应力的“节点-数值”二维曲线。
[0029] 所述几何模型按照型材-上工作带-下工作带-上模-下模-分流孔-坯料的顺序依次进行网格划分，且网格大小依次增大。
[0030] 其中型材最小壁厚处要求至少4层网格。
[0031] 所述长高比小于5。
[0032] 对分流孔组件以容差为0.5做几何清理，对其他组件以容差1做几何清理。
[0033]操作内容 常规分析(min) 本
申请(min)
导入模型 20 1
创建组件 20 5
几何清理 20 5
划分网格 40 10
仿真求解 / /
绘制曲线 35 1
总计 135 22
[0034] 表1为常规仿真分析与仿真分析流程自动化系统操作的用时对比表[0035] 从表1可以看出本型材挤压模具设计方法能够大大缩短仿真分析过程的用时，有利提高型材挤压模具的设计效率。
[0036] 实施例1
[0037] 挤压过程中，要生产如图1的方管铝型材，首先，坯料直径为200mm，长度为250mm；其次，设置坯料温度为450℃，挤压模具为440℃，挤压垫为430℃，挤压筒温度为420℃；然后，在挤压控制系统中设置分段变速模型：挤压行程为0～60mm，取挤压速度为7mm/s，挤压行程为70～130mm，取挤压速度为5mm/s，挤压行程为140～200mm，取挤压速度为3mm/s的变速挤压，其中，在挤压行程为60mm～70mm和130mm～140mm时，挤压速度线性减少，输入到挤压控制程序中进行挤压生产，使挤压速度先快后慢，符合分段挤压速度的要求进行挤压。因为挤压设备结构本身的因素，只能在距挤压模具口1.5m处，使用红外测温仪对型材温度进行测试，近似代替铝型材出模口处的温度，在挤压过程中方管铝型材出模口的温度在最低的474℃和最高的484℃上下
波动，温差为10℃，符合等温挤压工艺要求。
[0038] 通过显微组织观察、硬度实验和拉伸实验对等温挤压产品的前后端测试，研究表明等温挤压工艺能够保证挤压产品沿挤压方向上组织和性能的均一性。
[0039] 在Axiom imager A2M型卡尔蔡司金相
显微镜观察铝型材前后端的金相组织。方管铝型材前后两端因为挤压
变形，打碎了原来坯料
铸造枝晶网状，形成了晶粒细小，方向分布不显著，组织分布均匀的组织，前后两端组织十分类似，没有在挤压后端产品出现晶粒粗大的现象，说明等温挤压工艺能保证铝型材前后端组织细致，分布均匀。
[0040] 利用HVT-1000型显微硬度计做硬度实验，方管铝型材前后两端的硬度沿铝型材长度方向分布均匀，大小相差不明显，前端的平均硬度是81.35HV0.1，后端的平均硬度是80.45HV0.1，说明硬度性能稳定。
[0041] 表2等温挤压产品前后端拉伸性能
[0042]
[0043] 表2等温挤压产品前后端拉伸性能。利用WDW3100微机控制
电子万能试验机做拉伸实验，方管铝型材前端的
抗拉强度是241.60MPa，
屈服强度是226.79MPa，伸长率是10.56％，断面收缩率是28.60％。而方管铝型材后端的抗拉强度是235.85MPa，屈服强度是222.70MPa，伸长率是10.12％，断面收缩率是27.14％，如表2所示。说明了等温挤压过程，变形区金属的温度相对稳定，所以方管前后端的强度以及塑性都相差不大，保证了其稳定的性能。
[0044] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的
修改，因此在不背离
权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。
