汽車防撞梁鋁型材擠壓上下分流組合模具設(shè)計(jì)

1 簡(jiǎn)介

由于純鋁較軟，且富有延展性，易于塑性成形。添加各類 合金元素構(gòu)成 的鋁合金有更高的強(qiáng)度、材料組織機(jī)能 也獲得 年夜 年夜 改善，和 會(huì)獲得 其他各項(xiàng)更好的機(jī)能 ，從而能知足 更多的出產(chǎn)需要。鋁合金可以加工成各類 加工材，如板、帶、條、箔、管、棒、型、線、自由鍛件和模鍛件等。也能夠 鑄造成各類 鑄件，壓鑄件等鑄造材。加工材和鑄造材又可以分為不行熱處置強(qiáng)化型鋁合金材料和可熱處置強(qiáng)化型鋁合金材料。

1.1 擠壓工藝簡(jiǎn)介

作為塑性加工的一種有用 手段，擠壓用于高機(jī)能 鋁型材的加工遭到 愈來愈 普遍 利用。擠壓是對(duì)放在容器（擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加外力，使之從特定的模孔中流出，獲得所需斷面外形 和尺寸的一種塑性加工方式 [2]，如圖1所示。

圖1 鋁型材產(chǎn)物 擠壓的基來源根基 理

依照 擠壓時(shí)金屬的活動(dòng) 標(biāo)的目的分歧 ，擠壓工藝可分為正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓;依照 坯料的溫度局限 可分為冷擠壓、溫?cái)D壓和熱擠壓。金屬的擠壓成形是一種進(jìn)步前輩的少無切削加工工藝，它具有省料、節(jié)能和節(jié)約 機(jī)械加工工時(shí)、工件機(jī)能 高檔 一系列長(zhǎng)處 ，是以 愈來愈 遭到 人們的青睞[1,3]。

最近幾年來，除 改善 和完美 正反向擠壓及其工藝外，許多強(qiáng)化擠壓進(jìn)程 的新方式 、新工藝也在不竭的泛起 ，而且 在現(xiàn)實(shí) 中獲得 了利用。像平面組合模擠壓、水冷模擠壓、舌形模擠壓、變斷面擠壓、半固態(tài)擠壓、冷擠壓、扁擠壓、寬展擠壓、高速擠壓、周詳 氣、水（霧）冷在線淬火擠壓、等溫?cái)D壓、高效反向擠壓、陸續(xù)擠壓和連鑄擠連擠手藝 、形變熱處置、特種拉伸—輥矯等新手藝 、新工藝有以下意義:擴(kuò)年夜 鋁型材的品種、提高產(chǎn)物 品質(zhì)、提高擠壓速度和總的出產(chǎn)效力 、挖掘 鋁型材的潛力、減小擠壓力、節(jié)約資本 、削減 本錢 等。

1.2 模具在鋁型材擠壓中的感化 及工作道理 [5]

擠壓對(duì)象 可分為年夜 型根基 對(duì)象 和模具。模具包孕 模子、穿孔針等直接介入 金屬變形且消費(fèi) 對(duì)照 年夜 的對(duì)象 ，模具是最主要 的擠壓對(duì)象 ，在現(xiàn)代化的年夜 出產(chǎn)中，對(duì)象 和模具對(duì)實(shí)現(xiàn)全部 擠壓進(jìn)程 都具有十分主要 的意義。模具壽命長(zhǎng)短是評(píng)價(jià)一個(gè)擠壓方式 是不是 具有可行性的決議身分 ，工、模具的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)擠壓出產(chǎn)優(yōu)良 、高產(chǎn)、低耗的最主要 的包管 之一。

（1）公道 的模具布局是實(shí)現(xiàn)任何一種擠壓工藝進(jìn)程 的根本。它是使金屬發(fā)生 擠壓變形和傳遞擠壓壓力的環(huán)節(jié)部件。在擠壓進(jìn)程 中，依托 擠壓軸輸出壓力，有擠壓筒盛放鑄錠并使之在強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力感化 下發(fā)生 變形，模具是使金屬最后完成塑性變形獲得所需外形 的對(duì)象 。今朝 的前提 下，還不克不及 想象無擠壓筒，無模具的擠壓工藝。

（2）對(duì)象 和模具是包管 產(chǎn)物 表里 外觀質(zhì)量的主要 身分 之一。模具本身 的外參觀潔度、外觀硬度等身分 對(duì)產(chǎn)物 的表里 外參觀潔度有著決議性的影響，只有經(jīng)由過程 精磨拋光和氮化處置、外觀硬化處置的模具才能擠壓出外參觀潔度高的成品 。外參觀潔、過渡油滑 的工模具能連結(jié) 擠壓產(chǎn)物 的光潔外觀，使之顛末外觀處置后厚度平均 、色調(diào)美觀、附著安穩(wěn)的外觀氧化膜。

（3）模具是包管 產(chǎn)物 外形 和精度的根基 對(duì)象 。只有布局公道 、精度和硬度及格 的模具，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物 的成形并具有切確的斷面尺寸和表里 廓外形 。別的 ，公道 的模具和對(duì)象 設(shè)計(jì)能包管 產(chǎn)物 具有最小的縱向曲折 和橫向海浪 度，最小的翹曲和扭曲。

（4）公道 的工模具布局、外形 尺寸，在必然 水平 上可節(jié)制 產(chǎn)物 的內(nèi)部組織和力學(xué)機(jī)能 ，出格是在節(jié)制 空心成品 和焊縫組織與力學(xué)機(jī)能 方面，分流孔的年夜 小和外形 和 其散布 位置，焊合腔的外形 和尺寸，模芯的布局等起著決議性的感化 。擠壓墊片、擠壓筒和模子的布局外形 與尺寸，對(duì)節(jié)制 產(chǎn)物 的粗晶環(huán)和縮尾、成層等缺點(diǎn) 也有必然 的感化 。

（5）擠壓筒、擠壓軸、擠壓墊片和模子的布局外形 與尺寸對(duì)擠壓時(shí)金屬的活動(dòng) 氣象、擠壓速度和擠壓力等都有很年夜 的影響，公道 的設(shè)計(jì)與制造模具，對(duì) 提高出產(chǎn)效力 、提高產(chǎn)物 的質(zhì)量削減 能耗等有側(cè)重 年夜 的意義。

（6）新型的工模具布局，對(duì) 成長(zhǎng) 新品種、新工藝，不竭提高擠壓手藝 水平起著很年夜 的感化 。如舌形模、平面分流組合模的泛起 ，使空心成品 的擠壓進(jìn)入了一個(gè)極新 的階段，多層預(yù)應(yīng)力組合模具的研制成功使冷擠壓獲得了敏捷 的成長(zhǎng) 等。

（7）公道 的工模具設(shè)計(jì)與制造能年夜 年夜 提高工模具的利用 壽命，這對(duì) 下降 產(chǎn)物 本錢 有著十分主要 的意義。

（8）公道 的工模具設(shè)計(jì)對(duì)提高其卸載與改換速度，削減 輔助時(shí)候 ，改善勞動(dòng)前提 和包管 出產(chǎn)平安 等方面有著十分主要 的意義。據(jù)國表里 一些資料的統(tǒng)計(jì)，在出產(chǎn)中等批量的擠壓產(chǎn)物 時(shí)，工模具的本錢 常常 占擠壓總本錢 的35%一50%。假如 利用 壽命提高一倍，則產(chǎn)物 的本錢 約下降 20%閣下 。模具屬易損多耗對(duì)象 ，今朝 的利用 壽命還是 十分低的，假如 將其壽命提高5～10倍，則產(chǎn)物 的本錢 可年夜 幅度下降。

平面分流組合模的工作道理 是實(shí)心鑄錠經(jīng)由過程 擠壓機(jī)擠壓力的感化 ，被分成幾股金屬流，再在焊合室聚集 ，并在高溫，高壓，高真空的情況 下又從新 被焊合，最后經(jīng)由過程 模芯和模子之間構(gòu)成 的間隙流出[6]，從而構(gòu)成 合適必然 尺寸要乞降 機(jī)能 要求的管材或空心型材。

1.3 DEFORM-3D簡(jiǎn)介

1.3.1 DEFORM軟件簡(jiǎn)介[7]

典型的 DEFORM-3D利用于包孕 鑄造 、擠壓、墩頭、軋制、自由端、曲折 和其他成形加工手段。它是是一套基于工藝摹擬 系統(tǒng)的有限元系統(tǒng)（FEM）,專門設(shè)計(jì)用于闡明各類 金屬成形進(jìn)程 的三維活動(dòng) ，供給極有價(jià)值的工藝闡明數(shù)據(jù)，及有關(guān)成形進(jìn)程 中材料和溫度活動(dòng) 。

DEFORM-3D是摹擬 3D材料活動(dòng) 的抱負(fù)對(duì)象 。它有強(qiáng)年夜 的摹擬 引擎，可以或許 闡明金屬成形進(jìn)程 中多個(gè)聯(lián)系關(guān)系 對(duì)象耦合感化 的年夜 變形和熱特征 。它還具有良好的主動(dòng) 網(wǎng)格重劃分生成器，在任何需要 時(shí)可以或許 自行觸發(fā)，從而生成優(yōu)化的網(wǎng)格系統(tǒng)。在要求精度較高的區(qū)域，可以進(jìn)行局部網(wǎng)格細(xì)劃分，從而年夜 年夜 削減 計(jì)較時(shí)候 ，提高效力 。DEFORM-3D的圖形界面強(qiáng)年夜 而又天真 ，為用戶預(yù)備 輸入數(shù)據(jù)和調(diào)查后果數(shù)據(jù)供給了有用 對(duì)象 。DEFORM-3D還供給了對(duì) 3D進(jìn)程 摹擬 極其 主要 的3D幾何操作 批改 對(duì)象 。其計(jì)較精度和后果靠得住 性被國際成形摹擬 范疇 公認(rèn)為第一。

1.3.2 DEFORM特點(diǎn)[7]

在材料成形、熱處置和機(jī)加工范疇 中，采取 有限元方式 開辟 和設(shè)計(jì)模具、刀具的產(chǎn)物 已到達(dá) 70%以上，有限元闡明已成塑性加工中普遍 利用 的對(duì)象 。

DEFORM—3D是一套基于摹擬 系統(tǒng)的有限元系統(tǒng)（FEM），專門設(shè)計(jì)用于闡明各類 金屬成形進(jìn)程 中的三維（3D）活動(dòng) ，供給極有價(jià)值的工藝闡明數(shù)據(jù)，及有關(guān)成形進(jìn)程 中的材料和溫度活動(dòng) 。典型的DEFORM—3D應(yīng)包孕 鑄造 、擠壓、墩頭、扎制、自由鍛、曲折 和其它成形加工手段。

（1）DEFORM-3D是在一個(gè)集成情況 內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形裝備 特征 進(jìn)行摹擬 仿真闡明。合用 于冷、熱、溫成形，供給極有價(jià)值的工藝闡明數(shù)據(jù)。

（2）全主動(dòng) 網(wǎng)格再劃分，前處置主動(dòng) 生成鴻溝前提 ，數(shù)據(jù)預(yù)備 快速靠得住 。

（3）集成有形裝備 模子 ，如：液壓壓力機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、錘鍛機(jī)、軋機(jī)、螺旋壓力機(jī)、擺輾機(jī)和用戶自界說 類型（如膨脹成形）。

（4）外觀壓力鴻溝前提 處置功能合用 于解決膨脹成形工藝摹擬 ，單步模具應(yīng)力闡明利便快捷，合用 于多個(gè)變形體、組合模具、帶有預(yù)應(yīng)力環(huán)時(shí)的成形進(jìn)程 闡明，材料模子 有彈性、剛塑性。熱彈塑性、熱剛粘塑性、粉末材料、剛性材料及自界說 類型。

（5）具有FLOWNET和點(diǎn)跡示蹤、變形、云圖、矢量圖、力—行程曲線等后處置功能。具有2D切片功能，可以顯示工件或模具剖面后果。法式 具有多聯(lián)變體處置能力，可以或許 闡明多個(gè)塑性工件和組合模具應(yīng)力。自界說 進(jìn)程 可用于計(jì)較活動(dòng) 應(yīng)力、沖壓系統(tǒng)響應(yīng)、斷裂判據(jù)和一些特其它處置要求，如：金屬微布局、冷卻速度 、力學(xué)機(jī)能 等。

2 汽車碰撞橫梁擠壓模具的參數(shù)設(shè)置及建模

以汽車碰撞梁橫梁為例設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)的模具，其各項(xiàng)參數(shù)主如果 憑據(jù) 相干 理論公式計(jì)較連系 現(xiàn)實(shí) 出產(chǎn)中經(jīng)驗(yàn)值所獲得 ，其三維圖及二維工程圖以下 圖2、3所示。

圖2 鋁合金前防撞梁總成

圖3 汽車碰撞粱鋁型材截面工程圖

2.1 碰撞橫梁的材料及型材機(jī)能 要求

材料選用鋁合金6061，T6 熱處置；屈就 極限為215-245Mpa；抗拉強(qiáng)度極限年夜 于270MPa；縮短 率為1.2%；外接圓直徑116.32mm。

2.2 模具設(shè)計(jì)

2.2.1 擠壓機(jī)和擠壓模具的尺寸、材料參數(shù)的拔取

鋁型材擠壓模具的設(shè)計(jì)包孕 理論性常識(shí) 、經(jīng)驗(yàn)性常識(shí) ；既有規(guī)范性常識(shí) ，又有開導(dǎo) 性常識(shí) 。在于擠壓工藝方面有些參數(shù)已 給出了具體的公式[3]，但對(duì) 現(xiàn)實(shí) 情況，例照實(shí) 際情況 和具體型材的轉(zhuǎn)變 ，許多時(shí)刻 需要憑據(jù) 經(jīng)驗(yàn)來公道 設(shè)計(jì)。對(duì) 模具設(shè)計(jì)來講 ，起首 要斟酌 的問題是擠壓機(jī)的布局，由于擠壓比 40≤λ≤80，且型材外接圓直徑為116.32mm，可選擠壓筒為2500t,擠壓筒直徑為280mm，擠壓比為796-354Mpa。鋁型材的材料為AL6061T6，縮短 率為1.2%，擠壓溫度局限 在430-520之間，故選模具鋼商標(biāo) 為H13。

2.2.2 擠壓比簡(jiǎn)直定

分流模的擠壓比即擠壓筒斷面積和型材斷面積的比值。它是模具設(shè)計(jì)的一個(gè)主要 參數(shù)，擠壓比分歧 ，會(huì)直接影響擠壓力的年夜 小。從而會(huì)影響型材的成形和型材焊縫的質(zhì)量。一般多以包管 焊縫質(zhì)量的提下再斟酌 模具的出產(chǎn)率。

對(duì) 分流模來40≤λ≤80，其具體計(jì)較公式如式（2-1）：

λ=（π*Ф2）／（4*n*F） (2-1)

式中：λ─擠壓比；n─?？讛?shù)；F─型材的面積；Ф─擠壓筒直徑。

?？讛?shù)位n=1，擠壓筒直徑Φ=280mm。哄騙公式（2-1）可算得擠壓比：λ=（π*2802）/(4*1*773.1372)=79.64，擠壓比λ在40-80之間，故合適要求。

2.2.3 模具直徑簡(jiǎn)直定

模具的外徑D模由擠壓筒直徑D桶或型材外徑肯定 ，一般情況下認(rèn)為型材的外接圓直徑小于或等于擠壓筒直徑D桶的1.1到1.2倍，都是可以設(shè)計(jì)出來的。

外接圓直徑為116.32mm

D模≈（0.8-1）D桶 （2-2）

本課題中取模具的外徑為擠壓筒外徑想等，均為280mm,且模具高H=60mm。

2.2.4 分流橋的設(shè)計(jì)

分流模的布局分為固定式分流橋和可卸式分流橋兩種，前者上模模套連在一路 為一個(gè)整體，后者上模模套分隔隔離分散 設(shè)計(jì)，又稱之為叉架勢(shì) 分流橋。分流橋的寬窄由模具的強(qiáng)度和金屬的流速肯定 ，分流橋的高度會(huì)直接影響模具的壽命和 焊縫的質(zhì)量。

在肯定 分流橋?qū)挾菳的準(zhǔn)則為：其一，為增年夜 分流比和下降 擠壓力斟酌 ，B應(yīng)取小值；其二，為了改善金屬活動(dòng) 平均 性斟酌 ，?？鬃詈迷獾?分流橋的遮蓋 ，B應(yīng)取年夜 值。為了增添 分流橋的強(qiáng)度，一般設(shè)計(jì)時(shí)在橋的兩頭 增添 橋墩，在各類 外形 中，蝶形橋墩不但 可以增添 橋的強(qiáng)度，還可以改善金屬的活動(dòng) ，避免死區(qū)的存在。故選擇蝶形分流橋，分流橋高度B為60mm, θ暫取30°，橋底圓角R為3mm，并增添 半圓形橋墩。

2.2.5 分流橋的設(shè)計(jì)

其他尺寸設(shè)計(jì)以下 分流比為：K =20.43；上下模直徑：280mm；上模厚度：60 mm；下模厚度：60 mm；上下模插入深度：5 mm；上下模插入部份 厚度10 mm；定位孔直徑：Ф16 mm；定位螺釘直徑：M12。

2.3 模具建模

2.3.1 構(gòu)建上模

起首 經(jīng)由過程 繪制上模最年夜 外徑，經(jīng)由過程 拉伸獲得 高位60mm直徑Ф為280mm的圓柱體。接著在其一端面上繪制分流孔（周邊對(duì)稱的四個(gè)分流孔），經(jīng)由過程 切除生成份 流孔。然后憑據(jù) 已 計(jì)較的焊合角θ，經(jīng)由過程 倒角敕令 對(duì)分流橋進(jìn)一步編纂 ，并對(duì)每一個(gè) 分流孔四角倒圓角。再繪制橋墩，并經(jīng)由過程 拉伸敕令 構(gòu)建出除模芯之外的上模主體布局。再次是憑據(jù) 模芯的各項(xiàng)參數(shù)，設(shè)計(jì)出模芯。最后繪制并出產(chǎn)中央 分流孔。如圖2-3所示：

2.3.2 構(gòu)建下模

繪制焊合室根基 草圖如圖2-4所示，選擇拔模斜度，切除出產(chǎn)焊合室，然后倒圓角。再憑據(jù) 模孔各項(xiàng)參數(shù)繪制并出產(chǎn)?？?。其有限元擠出成型如圖2-5所示：

圖為：汽車碰撞粱鋁型材擠壓模具上模設(shè)計(jì)平面圖

圖為：汽車碰撞粱鋁型材擠壓分流模下模設(shè)計(jì)圖

圖為：汽車碰撞粱鋁型材擠壓分流設(shè)計(jì)有限元3D模子

3 仿真后果闡明及優(yōu)化

3.1 仿真后果闡明

型材的擠出后果影響身分 有許多 ，但最直接的是工作帶的長(zhǎng)度，第一次擠出后果的工作帶長(zhǎng)度以下 圖所，如圖3-1所示：

每一項(xiàng)的闡明均采取 步數(shù)劃分為1、20、100、200、260的圖形和數(shù)據(jù)。坯料的初始溫度為480℃，擠壓速度 為0.5mm/s。

圖3-1 第一次仿真工作帶的長(zhǎng)度

（1）從成品 的外形闡明：

圖3-2 入手下手?jǐn)D壓的外形 圖3-3 分流孔時(shí)的擠壓外形 圖3-4焊合室時(shí)的擠壓外形

圖3-5 入手下手?jǐn)D壓的外形 圖3-6第200步擠出成品 的放年夜 圖

圖3-7 鋁成品 快分開工作帶時(shí)的外形 圖3-8 第260步成品 的放年夜 圖

從上面幾圖可見，在所有的圖中，分流橋、焊合室里的坯料都很正常，不需要闡明。主要闡明擠出的型材的外形 。圖3-6中，起首 1處的型材有些凸出，別的 1處的擠出長(zhǎng)度相對(duì) 2處的較短，2處和 周邊的都對(duì)照 公道 。圖3-8中，在擠出成品 快于工作帶星散 出，4處泛起 嚴(yán)重畸形，別的 5處相對(duì) 3處的長(zhǎng)度差別 ，也漸漸 地變年夜 。

（2）從破壞 闡明

圖3-9 入手下手?jǐn)D壓時(shí)的破壞 圖圖3-10分流孔時(shí)的破壞 圖圖3-11焊合室時(shí)的破壞 圖

圖3-12入手下手?jǐn)D壓時(shí)的破壞 圖圖3-13 成品 快與工作帶星散 時(shí)的擠壓圖

在加工進(jìn)程 中，工件的毀傷 主要由于磨擦 和壓力而發(fā)生 ，而且應(yīng)力年夜 的地方，磨擦 年夜 的地方，毀傷 年夜 。由圖可知坯料進(jìn)入分流孔后四周 都與分流孔發(fā)生磨擦 ，金屬流與分流孔接觸的地方毀傷 對(duì)照 年夜 6處和7處，當(dāng)進(jìn)入焊合室后，金屬流是懸空狀況 ，毀傷 有所削減 如8處，在成型階段工作帶四周 區(qū)域應(yīng)力和磨擦 最嚴(yán)重，此處毀傷 到達(dá) 最年夜 。但整體 看來其值都不是很年夜 ，故對(duì)型材的擠壓影響不是很年夜 。由于 在擠壓的時(shí)刻 ，型材的截面積很小，所以每擠出一點(diǎn)成品 ，未進(jìn)分流孔的坯料、分流孔里的坯料和 在焊合室的坯料轉(zhuǎn)變 都很小，幾近 不動(dòng)，所以整體破壞 不年夜 。從破壞 的圖闡明公道 。

（3）從應(yīng)變闡明：

圖3-14 擠壓時(shí)的應(yīng)變圖圖3-15分流孔中的應(yīng)變圖圖3-16 焊合室中的應(yīng)變圖

圖3-17 入手下手?jǐn)D壓時(shí)的應(yīng)變圖圖3-18 成品 將近 與工作帶星散 時(shí)的擠壓圖

金屬進(jìn)入分流孔后，在接近 分流孔進(jìn)口 出的金屬應(yīng)變相對(duì)對(duì)照 年夜 ，如9地方 示，對(duì)照 公道 。進(jìn)入焊合室以后 ，由于通道忽然加寬且金屬前端和四周 沒有磨擦 ，焊合室中的金屬應(yīng)變較小。以后 由于接觸焊合室底部而受阻，金屬受力不竭增添 ，應(yīng)變?nèi)胧窒率稚仙?，但上圖在10處比9處較高，故公道 。在金屬成形中，金屬活動(dòng) 的通道變得最小變小，應(yīng)變?cè)鎏?，但12和13顯示卻很小，此次仿真在工作帶處也不公道 。

(4)從應(yīng)力闡明

入手下手坯料等效應(yīng)力較小，在顛末度 流孔分流后，由于遭到 分流橋等的阻力，在以上模上外觀為基準(zhǔn)的上下雙方 應(yīng)力較年夜 ，如14所示，而離該面較遠(yuǎn)的地方的坯料應(yīng)力較小，當(dāng)金屬流在焊合室碰到 焊合室底部及今后 ，金屬流碰到 的阻力再次增添 ，此進(jìn)程 中，全部 坯料的應(yīng)力都在增添 ，而在上模以上的坯料應(yīng)力較小的區(qū)域不竭減小如15到16所示，當(dāng)金屬流焊歸并 入手下手?jǐn)D壓出型材時(shí)，全部 坯料根基 都釀成 淡藍(lán)色，年夜 概是30MPa閣下 ，如圖3-22和圖3-24，應(yīng)力集中主要顯露在模芯也?？姿闹?，此處的應(yīng)力相對(duì) 其它位置要高許多 ，但圖中17處色彩 轉(zhuǎn)變 不是很明明與全部 坯料主題色彩 差別 較小，故此次仿真在17處應(yīng)力不是很公道 ，當(dāng)成品 與工作帶星散 了，則此處的金屬?zèng)]有磨擦 ，前端也沒有阻力，處于懸空狀況 ，此處的應(yīng)力減小，如18所示年夜 概小于20MPa，此處對(duì)照 公道 。

圖3-19 入手下手時(shí)的應(yīng)力求圖3-20 分流孔的應(yīng)力求圖3-21 焊合室的應(yīng)力求

圖3-22 入手下手?jǐn)D出成品 時(shí)的應(yīng)力求圖3-23 入手下手?jǐn)D出成品 時(shí)工作帶處的應(yīng)力求

圖3-24 成品 快于工作帶星散 時(shí)的應(yīng)力求圖3-25 成品 快于工作帶星散 時(shí)工作帶處的應(yīng)力求

（5）從溫度闡明：

由于坯料的溫度比模具的初始溫度高30℃。模具與工件之間存在溫度差，它們之間發(fā)生熱傳遞，所以坯料的溫度不竭下降 ，模具的溫度不竭增添 ，除此之外，模具和工件之間的磨擦 也會(huì)發(fā)生 熱量，使得溫度也會(huì)響應(yīng) 的升高，特別 是在工作帶處，間隙很小而且擠壓力在此處較年夜 ，所以磨擦 嚴(yán)重，溫度到達(dá) 了最年夜 ，如圖19處溫度比20處高，21處比22處高，但21處比19處要低，是由于 跟著 擠壓的進(jìn)行，坯料的熱量不竭散掉 所釀成的 。在全部 擠壓進(jìn)程 中溫度時(shí)刻不竭的轉(zhuǎn)變 。上圖所示溫度較公道 。

圖3-26 入手下手?jǐn)D壓時(shí)的溫度圖3-27 分流孔中的溫度圖3-28 焊合室中的溫度

圖3-29 成品 入手下手?jǐn)D出時(shí)的溫度圖3-30 成品 入手下手?jǐn)D出時(shí)工作帶處放年夜 的溫度

圖3-31 成品 與工作帶星散 時(shí)的溫度圖3-32 成品 與工作帶星散 時(shí)工作帶處的溫度

3.2 模具優(yōu)化

3.2.1 點(diǎn)竄 后的工作帶長(zhǎng)度及對(duì)坯料進(jìn)行局部網(wǎng)格劃分的調(diào)劑

圖4-44 優(yōu)化后的工作帶高度

3.2.2 優(yōu)化后的仿真后果闡明

每一項(xiàng)的闡明均采取 步數(shù)劃分為1、40、110和 二次擠壓的10、150步的圖形和數(shù)據(jù)。坯料的初始溫度為480℃，擠壓速度 為0.5mm/s。闡明方式 同前。

（1）從成品 外形闡明：

從圖中可以看出，主要闡明后兩階段，剛?cè)胧窒率謹(jǐn)D出型材時(shí)，都平齊且擠出結(jié)果 很好。當(dāng)成品 分開工作帶后一段距離時(shí)，成品 仍不錯(cuò)。沒有泛起 之前嚴(yán)重變形的情況，固然 前端部份 地方都不是很平齊，但剛?cè)胧窒率謹(jǐn)D出的前端是如許 很正常。

（2）毀傷 闡明：

由于之前第一次仿真已 闡明過毀傷 了，而且優(yōu)化后毀傷 闡明依然 公道 。闡明進(jìn)程 如第一次近似。

（3）等效應(yīng)變闡明：

金屬進(jìn)入分流孔后，在接近 分流孔進(jìn)口 出的金屬應(yīng)變相對(duì)對(duì)照 年夜 ，進(jìn)入焊合室以后 ，由于通道忽然加寬且金屬前端和四周 沒有磨擦 ，焊合室中的金屬應(yīng)變較小。以后 由于接觸焊合室底部而受阻，金屬受力不竭增添 ，應(yīng)變?nèi)胧窒率稚仙?，如第一次闡明依然 公道 ,。在金屬成形中，金屬活動(dòng) 的通道變得最小變小，應(yīng)變?cè)鎏?，如圖跟著 擠壓的進(jìn)行，應(yīng)變?cè)瞿暌?，公道 。由于金屬跟模具之間的磨擦 發(fā)生 的，許多 應(yīng)變對(duì)照 年夜 的地方都發(fā)生在金屬的外觀。但整體來講 ，應(yīng)變都不是很年夜 。

（4）等效應(yīng)力闡明：

一入手下手坯料等效應(yīng)力較小，在顛末度 流孔分流后，由于遭到 分流橋等的阻力，在以上模上外觀為基準(zhǔn)的上下雙方 應(yīng)力較年夜 ，而離該面較遠(yuǎn)的地方的坯料應(yīng)力較小，當(dāng)金屬流在焊合室碰到 焊合室底部及今后 ，金屬流碰到 的阻力再次增添 ，此進(jìn)程 中，全部 坯料的應(yīng)力都在增添 ，而在上模以上的坯料應(yīng)力較小的區(qū)域不竭減小，前三階段如第一次仿真，后果鄰近 似，公道 。當(dāng)金屬流焊合室并入手下手?jǐn)D壓出型材時(shí)，全部 坯料應(yīng)力變年夜 ，應(yīng)力集中主要顯露在模芯也?？姿闹?，此處的應(yīng)力相對(duì) 其它位置要高許多 ，當(dāng)成品 分開工作帶后，前端由于 沒有磨擦 也沒有阻力，故應(yīng)力入手下手減小，故優(yōu)化后的應(yīng)力公道 。

（5）溫度闡明：

由于坯料的溫度比模具之間存在溫差，它們之間發(fā)生熱傳遞，所以坯料的溫度不竭下降 ，模具的溫度不竭增添 ，模具和工件之間的磨擦 也會(huì)發(fā)生 熱量，使得溫度也會(huì)響應(yīng) 的升高，特別 是在工作帶處，間隙很小而且擠壓力在此處較年夜 ，所以磨擦 嚴(yán)重，溫度到達(dá) 了最年夜 。在全部 擠壓進(jìn)程 中溫度時(shí)刻不竭的轉(zhuǎn)變 ，優(yōu)化后溫度公道 。

4 總結(jié)

本論文設(shè)計(jì)了一套汽車碰撞梁鋁合金擠壓平面分流組合模具。起首 肯定 汽車碰撞梁的材料、外形 、尺寸、機(jī)能 等要求。再肯定 擠壓機(jī)和擠壓模具的各項(xiàng)尺寸和材料參數(shù)等，構(gòu)建三維模子 ，包孕 上模、下模、擠壓筒、擠壓墊片、坯料。最后導(dǎo)入DEFORM-3D軟件，進(jìn)行有限元仿真，獲得材料變形時(shí)的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)、毀壞場(chǎng)。闡明材料變形特點(diǎn)，為了使材料變形加倍 平均 ，優(yōu)化分流擠壓模具布局，如焊合室高度、工作帶高度，終究 獲得對(duì)照 抱負(fù)的擠壓模具和對(duì)照 抱負(fù)的成品 。

4.1 模具設(shè)計(jì)進(jìn)程 中要注重的事項(xiàng)

（1）在包管 分流橋的強(qiáng)度下，分流橋盡可能 要小。

（2）?？鬃詈媚軐⑵浒苍O(shè)在分流橋下，讓其遮蓋 。

（3）焊合角最好盡可能 年夜 些，如許 可讓 金屬能更好地填滿焊合室。

（4）模芯的長(zhǎng)度要順應(yīng) ，太長(zhǎng)模芯易廉價(jià) ，太短則對(duì) 金屬在焊合室的焊合結(jié)果 可能欠好 ，所以其長(zhǎng)度要適合 。

（5）焊合室要末 內(nèi)側(cè)壁采取 必然 斜度，要末 在在底部與側(cè)壁毗連處采取 年夜 圓角，或 二者 兼用。

模芯的工作上面最比如 焊合室底部高1mm，即比?？坠ぷ鲙厦娉^跨過1mm，下端比模孔的工作帶長(zhǎng)1～1.5mm。

4.2 DEFORM-3D仿真前處置中注重事項(xiàng)

（1）在導(dǎo)入DEFORM-3D之前，先在三維軟件中調(diào)劑 好位置，如許 出產(chǎn)的STL文件導(dǎo)入DEFORM-3D，處置會(huì)利便許多 。

（2）網(wǎng)格細(xì)化時(shí)，特別 是坯料，對(duì) 分歧 地方其網(wǎng)格劃分紛歧 樣，越接近工作帶處，越細(xì)，這就要添加網(wǎng)格細(xì)化局部窗口，為了結(jié)果 較好，建議是3～4個(gè)，并建議網(wǎng)格比例較小的調(diào)至上面，這是由于 當(dāng)兩個(gè)窗口重應(yīng)時(shí) ，嘗試得出，重合部份 的網(wǎng)格根基 是放置 在上面的局部窗口劃分。對(duì) 模具劃分時(shí)，在上下模的工作帶處為了讓工作帶很好，可以采取 兩個(gè)局部窗口，建議個(gè)中 一個(gè)比例為0.5～0.1都可 以，在工作帶處天加比例為0.05～0.01的窗口。經(jīng)嘗試可得，如許 劃分獲得 的工作帶結(jié)果 很好，而且過渡處也會(huì)很好，不建議采取 一個(gè)窗口的緣由 ，是由于 網(wǎng)格是相對(duì)網(wǎng)格，經(jīng)嘗試證實(shí) ，若采取 一個(gè)窗口，比例再小，其細(xì)化后果都欠好 。