導(dǎo)言
    鋁型材揉捏是指將鋁合金高溫鑄坯通入專用模具內(nèi)，在揉捏機供給的強壯壓力效果下，按給定的速度，將鋁合金從模腔中擠出，然后取得所需形狀、尺度以及具有必定力學(xué)功用的鋁合金揉捏型材。鋁型材揉捏成型進程非常復(fù)雜，除了圓形和圓環(huán)形截面鋁型材的揉捏歸于二維軸對稱疑問外，通常來說，其它形狀的鋁型材揉捏歸于三維活動大變形疑問。因而，揉捏模具的規(guī)劃制作質(zhì)量和其運用壽命就成了揉捏進程是否經(jīng)濟可行的要害之一。合理的規(guī)劃與制作能大大延長模具壽命，關(guān)于進步1出產(chǎn)功率、下降成本和能耗具有重要含義。現(xiàn)在，中國型材揉捏模具規(guī)劃基本上還停留在傳統(tǒng)的依托工程類推和規(guī)劃經(jīng)歷的堆集上。而實踐上，型材斷面越復(fù)雜，其揉捏變形的不均勻性就越顯著，然后形成新規(guī)劃的模具很難確保坯料一次性的均勻流出，致使型材因扭擰、波濤、曲折及裂紋等缺點而作廢，模具也很容易損傷，有必要經(jīng)過反復(fù)試模、修模才能投入正常運用，形成資金、人力、時刻、資本等方面的糟蹋。因而，跟著鋁型材商品不斷向大型化、扁寬化、薄壁化、高精化、復(fù)雜化和多用途、多功用、多種類、長壽命方向開展，改進傳統(tǒng)的模具規(guī)劃辦法已成為當(dāng)時鋁型材工業(yè)開展的迫切需要。
1　鋁型材揉捏模CAE研討的含義
    鋁型材揉捏模CAE技能是運用CAD中樹立的揉捏商品模型、聯(lián)系揉捏技能與操控參數(shù)、完結(jié)其成形進程剖析和相應(yīng)模具優(yōu)化規(guī)劃的一種數(shù)值技能。
    詳細做法為:在揉捏模初步規(guī)劃的基礎(chǔ)上，依據(jù)事先擬定的技能試驗計劃，運用核算機仿真全部揉捏成形進程，取得揉捏變形體內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、流速等物理量散布，以及揉捏各期間的壓力、溫度、速度等技能參數(shù)改變狀況；斷定揉捏模作業(yè)帶斷面和分流孔、焊合腔、導(dǎo)流槽等模具結(jié)構(gòu)對成形鋁材活動的影響，模具運用進程中也許出現(xiàn)的變形、陷落、崩刃、裂口、磨損、”粘著”和疲勞等缺點及其位置；提出剖析報告并向規(guī)劃人員引薦適宜的揉捏條件，規(guī)劃人員再依據(jù)CAE剖析效果批改模具規(guī)劃計劃。經(jīng)過數(shù)次反復(fù)，直到模具規(guī)劃計劃滿意商品規(guī)劃請求和商品質(zhì)量請求停止。這實踐上是將出產(chǎn)現(xiàn)場的”試模-修模-試?！边M程轉(zhuǎn)移到核算機上完結(jié)，以有些代替模具規(guī)劃制作進程中費時費事的試模作業(yè)，然后削減該期間的資料和能源消耗，下降出產(chǎn)成本，并據(jù)此規(guī)劃出高質(zhì)量的鋁型材揉捏模具。
    盡管CAE技能已在鋁型材揉捏模具規(guī)劃制作范疇得到了某些成功的運用，但真正面向模具工程師的運用卻很少。這主要是因為現(xiàn)在國內(nèi)外還沒有專門針對鋁型材揉捏模開發(fā)的CAE軟件，所以，當(dāng)模具工程師憑借一些通用或?qū)Ｓ肅AE軟件(如ANSYS/ＬＳ ＤＹ ＮＡ、ＭＡＲＣ/ＡｕｔｏＦｏｒｇｅ、Ｄｅｆｏｒｍ等)進行模具規(guī)劃計劃和模具結(jié)構(gòu)剖析時，除請求運用者具有厚實的揉捏技能和揉捏模規(guī)劃制作專業(yè)知識、了解揉捏模各零部件在耦合場環(huán)境中的作業(yè)狀況外，還請求他對數(shù)值模仿技能及相應(yīng)有限元剖析辦法有必要有較深入的了解，這關(guān)于作業(yè)在出產(chǎn)第一線的工程技能人員而言是比較難的，這也是CAE技能在揉捏模具職業(yè)中得不到廣泛運用的重要原因之一。
    鋁型材揉捏模CAE的運用能夠縮短模具的規(guī)劃制作周期，進步模具的質(zhì)量，增強公司商場競爭力?？墒?，只要解決了上述疑問，才能使CAE技能真正在揉捏模具職業(yè)中得到廣泛運用。這正是鋁型材揉捏模CAE技能研討的含義。
2　鋁型材揉捏模優(yōu)化規(guī)劃現(xiàn)狀
    因為要規(guī)劃出結(jié)構(gòu)合理且經(jīng)濟實用的揉捏模具是一件十分復(fù)雜而艱難的作業(yè)，因而，世界各國的揉捏作業(yè)者對模具規(guī)劃理論和辦法(特別對優(yōu)化理論和辦法)進行了很多的研討作業(yè)。
    在揉捏技能開展的前期，通常依據(jù)機械規(guī)劃原理，運用傳統(tǒng)強度理論并聯(lián)系規(guī)劃者的實踐經(jīng)歷來進行模具規(guī)劃。跟著彈塑性理論和揉捏理論的開展，許多新式的試驗理論和辦法、核算理論和辦法已開端用于揉捏模具規(guī)劃制作范疇。如，工程核算法、金屬活動坐標(biāo)網(wǎng)格法、光彈光塑法、密柵紋云法、滑移線法、上限元理論和有限元理論等被廣泛用于模具應(yīng)變場的斷定和各種強度的校核，進而優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和技能要素。跟著核算機技能的開展，揉捏模具的CAD/CAM技能在近來20 30年中得到迅速開展，且很大一有些技能會集在模具規(guī)劃的優(yōu)化方面。何德林等人運用ＩＤＥＦ0辦法開宣布能對平面模和分流模進行優(yōu)化規(guī)劃的CAD/CAM體系；王孟君等人以ＡＵＴＯCAD12 0為圖形支持環(huán)境，ＶＩＳＵＡＬＢＡＳＩＣ4.0為開發(fā)工具，開發(fā)的CAD體系，能夠有用地從事揉捏平模的各項核算，然后對規(guī)劃效果進行優(yōu)化；閆洪等人將CAE概念引進模具規(guī)劃進程，指出了優(yōu)化規(guī)劃的方向；劉漢武等人提出智能CAD概念，為模具規(guī)劃智能化供給了一些思路。此外，國內(nèi)外科研人員運用理論解析、物理模仿和數(shù)值模仿等辦法，對鋁型材揉捏的變形進程、應(yīng)力場和溫度場散布及改變、沖突與光滑等疑問進行了很多的剖析和試驗，并依據(jù)其研討效果對揉捏模具進行了優(yōu)化。例如，趙云路和劉靜安對各類揉捏模具的優(yōu)化規(guī)劃進行了體系論說。國內(nèi)還有有些科研人員用有限元法聯(lián)系試驗辦法對揉捏模具最好輪廓線及模具結(jié)構(gòu)進行了剖析和優(yōu)化。
    可是，中國因為模具技能底子薄，起步晚，在歸納水平上與國外同行業(yè)相比仍有必定距離。
3　鋁型材揉捏模CAE國內(nèi)外開展現(xiàn)狀和趨勢
    對鋁型材的揉捏進程進行數(shù)值模仿能夠猜測實踐揉捏進程中也許出現(xiàn)的缺點，及早優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)規(guī)劃、調(diào)整擠出技能參數(shù)和有針對性的指明技能解決計劃。國內(nèi)外研討者們對此已做了許多作業(yè)。韓國的Ｈｙｕｎ ＷｏｏＳｈｉｎ等在1993年對非軸對稱揉捏進程進行了有限元剖析，他們運用二維剛塑性有限元辦法聯(lián)系厚板理論將三維疑問進行了簡化，對全部揉捏進程進行了不失精確的數(shù)值模仿，一起也削減了核算量。關(guān)于變形模仿，于滬對等選用塑性成型模仿軟件ＤＥ ＦＯＲＭ，聯(lián)系剛粘塑性有限元法函數(shù)法對平面分流模的揉捏變形進程進行了二維模仿，得出了揉捏進程中鋁合金的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度以及活動速度等的散布和改變。劉漢武等運用ANSYS軟件對分流組合模揉捏鋁型材進行了有限元剖析和核算，找出了原模具規(guī)劃中不易發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)缺點。周飛等選用三維剛粘塑性有限元辦法，對一典型鋁型材非等溫成型進程進行了數(shù)值模仿，剖析了鋁型材揉捏的三個不一樣成形期間，給出了成形各期間的應(yīng)力、應(yīng)變和溫度場散布狀況以及全部成形進程中模具載荷隨成形時刻的改變狀況。關(guān)于壓力場，閆洪等在2000年運用ANSYS軟件作為渠道，對壁板型材揉捏進程進行了三維有限元模仿和剖析，取得了型材揉捏進程的位移場、應(yīng)變場、應(yīng)力場。對實踐型材揉捏中技能參數(shù)挑選和模具結(jié)構(gòu)尺度的批改起到了重要指導(dǎo)效果。關(guān)于揉捏進程的沖突與光滑剖析，1997年，俄羅斯的ＶａｄｉｍＬ.Ｂｅｒｅｓｈｎｏｙ等對沖突輔佐在直接和直接揉捏成型硬質(zhì)鋁合金中的技能進行了研討。該技能的開展和運用使出產(chǎn)功率和質(zhì)量都得到了大大進步。美國的ＰｒａｄｉｐＫ.Ｓａｈａ在1998年對鋁型材揉捏成型中熱動力學(xué)和沖突學(xué)進行了研討。他選用熱力學(xué)數(shù)值模仿法結(jié)構(gòu)了3種不一樣的試驗?zāi)Ｐ?，剖析了模具作業(yè)帶和活動金屬觸摸面上的沖突特性，還對坯料溫度和揉捏進程中發(fā)生的熱量對模具作業(yè)帶所發(fā)生的溫升的影響、并進行了實踐丈量驗證；研討表明，揉捏進程中的沖突對型材的精度和表面質(zhì)量有直接影響，模具作業(yè)帶的磨損進程取決于揉捏進程中的熱動力學(xué)功用，揉捏熱動力學(xué)功用又遭到揉捏變量的嚴(yán)重影響。
    在二次開發(fā)方面，國內(nèi)的一些研討進展也值得重視。陳澤中、包忠詡等經(jīng)過體系集成和二次開發(fā)，樹立了根據(jù)ＵＧ和ANSYS的鋁型材揉捏模CAD/CAE/CAM體系，并對分流組合模進行了CAD/CAE/CAM研討，有用進步了模具規(guī)劃制作功率。深圳大學(xué)的李積彬用Ｃ言語編寫了鋁型材揉捏模具參數(shù)規(guī)劃的程序，以流程圖的方式詳細引導(dǎo)鋁型材揉捏模具的規(guī)劃進程；以人機對話的方式完成鋁型材揉捏模具參數(shù)的優(yōu)化規(guī)劃。蘭州鐵道學(xué)院的段志東經(jīng)過ANSYS供給的強壯的前后處理和求解功用渠道，經(jīng)過在ANSYS運用程序中增加自個的鉚釘有限元程序，介紹并總結(jié)了用ＵＩＤＬ對ANSYS進行圖形用戶界面二次開發(fā)的通常進程和規(guī)則，為用戶在擴大ANSYS功用、樹立自個專用程序的一起樹立起對應(yīng)的圖形驅(qū)動界面供給了有利的協(xié)助。江蘇戚墅堰機車車輛技能研討所的盛偉以ANSYS軟件為渠道，進行金屬塑性成形進程模仿軟件的二次開發(fā)，并運用該軟件對鍛件塑性成形進程進行了模仿，為進步鍛件質(zhì)量、猜測金屬成形中的缺點、擬定合理技能供給了理論依據(jù)。
    但總的說來，這些研討多側(cè)重于理論化，一種真正合適一般規(guī)劃制作人員運用的揉捏模有限元剖析軟件在國內(nèi)簡直還沒有。有些二次開發(fā)在詳細運用上也有很大的局限性，所以對現(xiàn)行有限元軟件的用戶化研討，使之能非常好的運用于揉捏模具的規(guī)劃就成為燃眉之急。
4　定論
    進步鋁型材揉捏模具規(guī)劃與制作水平是改進商品質(zhì)量和增強商場競爭力之要害所在，而鋁型材揉捏模CAE技能在鋁型材揉捏模具規(guī)劃優(yōu)化中起著十分重要的效果。
    國內(nèi)外同行憑借鋁型材揉捏模CAE對優(yōu)化鋁型材揉捏模具(包含揉捏進程和揉捏技能)進行了有利測驗，取得了不少科研和運用效果，這種意向值得注意。
    盡快把最新的有限元剖析技能運用到全部揉捏模具規(guī)劃與制作進程中，讓更多的模具工程師把握這種優(yōu)化規(guī)劃辦法，以進步中國鋁型材揉捏職業(yè)及其模具制作業(yè)的商場競爭力。