工业铝材热挤压成型中摩擦状态的CAE分析

唐妍

(南京交通职业技术学院 机电工程学院，江苏 南京211188)

    在工业铝材热挤压成型中，摩擦状态直接决定了铝材的产品质量和挤压模具的使用寿命，因此作为衡量摩擦状态的重要参数，摩擦因子是热挤压过程中主要的工艺参数之一。以某工程机械驾驶室窗框铝材为例，通过CAE技术模拟仿真了在热挤压成型过程中不同摩擦因子对挤压材料温度和模具受力的影响。模拟过程中采用Pro/E软件构建成型挤压模具，并导入模拟分析软件MSC Superforge仿真成型过程，后处理结果可为工业铝材热挤压模具的设计及企业生产实践提供参考。

    工业铝材热挤压工艺和模具设计是型材质量和提高模具寿命的重要保证，而摩擦因子是衡量热挤压过程中摩擦状态的重要工艺参数，对工业铝材产品质量、挤压模具寿命和企业生产效率都有重要影响。目前，我国的工业铝材加工企业仍大多靠经验设计挤压模具，以致模具生产周期较长、反复试模造成成本太高，且挤压材料产品质量也难以保证。在工业铝材挤压工艺和模具设计中采用CAE技术，可以实时仿真成型过程中挤压材料外形及内部各处应力、应变等力学场量的分布情况，有助于实现成型工艺参数和模具设计的及时修改和反馈。  本文以某工程机械驾驶窗框铝材为例，窗框材料为Al6063，首先利用三维绘图软件Pro/E构建成型热挤压模具，并导入CAE分析软件MSC-Superforge模拟仿真不同摩擦因子下热挤压成型中挤压材料的温度变化和模具受力的分布情况，软件后处理结果可为热挤压工艺及相关模具的优化设计提供理论参考依据［1-4］。

1建立CAE模型

1.1设计挤压模具

    本文以某工程机械驾驶室窗框（如图1所示）为研究对象，对其热挤压成型过程进行CAE分析，计算下模模孔处工作带长度（如图2所示），同时利用Pro/E软件构建成型挤压模具（如图3所示），成型模具材料选择H13。Al6063坯料为φ180mm×60mm的圆棒，计算总挤压比λ=54。

1.2选择摩擦模型

    金属塑性变形过程中，工件与模具接触的边界存在着抑制或促进金属流动的摩擦力，而其作用机......

作者简介：唐妍（1983—），女，江苏盐城人，南京交通职业技术学院讲师，硕士，主要从事塑性成形数值模拟研究。
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