二次开发铝型材挤压模具设计论文

1铝型材挤压模具二次开发系统

借助强大的计算机绘图软件的功能，开发适合企业规范的铝型材挤压模具CAD系统是当前的热门发展方向，如甘春雷等基于Activex技术,运用vBA对复杂铝型材挤压分流模CAD的关键技术进行了研究,提出了最短工作带位置的自动寻找方法和工作带长度的CAD计算公式,通过从型材图形获得的信息,系统自动完成模具的分流孔、分流桥、模芯结构、焊合室、工作带和强度校核等优化设计。南昌大学的研究者通过对CAD/CAM软件和CAE软件的集成,构筑了型材挤压CAD/CAE/CAM平台,并基于该平台进行了空心型材分流组合模的CAD建模,CAD/CAE信息传递和CAE建模,为进一步分析型材挤压过程和优化参数打下了基础。王孟君运用Activex技术,以vBA作为语言开发工具对AutoCAD进行了二次开发,研制出质心和最大外接圆直径查找的新方法,解决了以往挤压模CAD系统中质心和最大外接圆直径难以在计算机上实现自动查找的问题。也有学者采用UG自带的UG/OpenGRIP二次开发软件包，根据铝型材挤压模设计顺序，编写了铝型材建模程序，同时采用UG自身的MenuScript脚本文件开发了铝型材挤压模建模的菜单界面，将该二次开发模块加载到UG功能模块下，随UG自动启动。同时也可以创建铝型材挤压模具标准件库，利用该二次开发的模块在UG建模功能模块下进行调用，这样大大缩短了设计周期，降低了模具生成成本。具有很强的使用价值。随着铝型材产品多样化，应用广泛性，铝型材挤压模具CAD系统的二次开发正在向三维复杂的结构发展。

2铝型材挤压模具优化的主要现状

2.1有限体积法

所谓有限体积法是从限差分法进而一步一步的发展形成的，是在对欧拉描述当中，对空间做的网格划分，并且覆盖在计算区域当中的，它可以把物理量进行对应的存储，再通过质量和动量以及能量的守恒一一列出微分方程，再通过在单元体上把体积与时间进行积分，做到离散形式，再通过这种形式组成一个代数方程，进而得到一个物理量的分布。这种方法在对其计算时，已经在流体力学中应用的比较宽广了，在应用时我们也注意到了，它已经占到了重要位置。在现阶段，在各个生产环境当中都已经开始应用这种方法了，并且建立了一个有效的模拟系统，这也是我们在进行求解时的一个重要因素，结果就得出了一个的分步的信息继承与传递数据。在实际当看出，应用这种方法可以模拟出薄壁类铝型材的挤压成形，也表明，该方法是模拟挤压成形最为有效的一种方式了。在有限体积法的原理下，可以建立一个金属塑性的弹塑性有限元列式的有限体积控制法。而提出这种方法的数据传递，则可以建立一个了复合系统，并且对其数值模拟，在这个过程当中也就说明了，金属在成形时是具有非常强烈的塑，所以更有理论价值。

2.2有限元法

有限元法可以大量的应用在模拟铝型材的挤压过程当中，它的工艺参数、模具结构等一些参数都会对产品质量产生直接的影响。在数值模拟的生产过程当中，在很大程度上都是应用了刚塑性模型的，从而模拟出非稳态等温的生产过程，在这个过程当中我们主要考虑的作用包括几个方面：必须要应用具有大变形的弹塑性材料，也可以对角铝型材料进行模拟数值。如果我们是利用二维模型对其进行模拟它的流动速度，此时，在生产时我们可以通过利用它的模型结构，对它的摩擦系统进行进一步的研究分析。如果在挤压时，它的数值模拟是截面型材，而我们应用的模拟模具就必须是等价的，因此，在实际应用当中，这也是相对有效的方法之一。近年来铝型材挤压模拟过程常用的软件有Msc/SuperForge、DEFORM3D、hyerxtrude等，可以进行挤压过程金属流动模拟，得到挤压模具应力，速度场应力场分析，温度场分析以及模具应力变形分析。充分发挥了有限体积法和有限元法各自的优势，成功地分析材料流动和模具受力情况，为模具设计及结构优化提供了有效的参考。

3发展趋势

在实际应用当中我们可以看出，有限元法可以更好的进行铝型材挤压模拟，它的主要优势是可以更好的适应几何形状，并且对材料的性质进行精确的定义，可以确定边界条件与变量状态，可以有效的解决更为复杂的一些难题。通常有限元法应用拉格朗日的坐标，它的网格节点一旦出现一定的程度的移动，就会出现很大程度的变形，促使网格发生变形，出现交叉问题，导致精准度失灵，这时就必须对网格重新划分、模拟。在网格进行重划时也会存在一些偏差，这主要是因为在传递数据时会造成一定的误差，所以进行计算时它的精度就是有所降低。此外，因为网格重划的速度是非常快的，这就会造成有限元边界节点对模拟会产生很大程度的影响，也就是说，它的几何形状在和边界节点进行脱离时会出现一定程度的敏感性，如果应用步长较小，仍然会促使挤压件的形状存在很大的偏差。所以，在当前情况下，对有限元数值模拟也仅限于比较简单的形状。但是，在未来的发展过程当中，对于研究有限元法更为突出的一个重点就是要在有限元网格的三维技术领域，其次也就是要解决怎样才可以更好的避免网格重划的问题。而应用有限体积法的最大优势就是具有欧拉网格在静止不动的状态下，它的节点是不会任意流动的，不需重划。这种方法的另一个优点是所具有的物理环境，在一定范围之内可以控制离散方程，即它在各个方面都具有守恒性，同时确保了它的计算精度。由于这种方法在流体流动以及传热时计算数值已经发展的非常成熟了，所以把它应用在金属成形的模拟数值，是具有一定前景的。

4结论

在铝型材的生产过程当中，模具是保证产品质量的主要因素，它的结构设计，加工等都会给型材质量造成一定的影响。因此，借助强大的造型软件和有限元模拟，克服传统的模具设计过程，才能更好的提高产品质量，为企业创造更大的生产效益，这也是作为铝型材发展的一个重要目标。

作者：李灼华 单位：青海大学机械工程学院