鋁型材擠壓是指將鋁合金高溫鑄坯通入專用擠壓模具內,在擠壓機提供的強大壓力作用下,按給定的速度,將鋁合金從模腔中擠出,從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學性能的鋁合金擠壓型材。鋁型材擠壓成型過程非常復雜,除了圓形和圓環形截面鋁型材的擠壓屬于二維軸對稱問題外,一般而言,其它形狀的鋁型材擠壓屬于三維流動大變形問題。
因此,擠壓模具的設計制作質量和其使用壽命就成了擠壓過程是否經濟可行的關鍵之一。合理的設計與制造能大大延長模具壽命,對于提高1生產效率、降低成本和能耗具有重要意義。目前,我國型材擠壓模具設計基本上還停留在傳統的依靠工程類比和設計經驗的積累上。而實際上,鋁型材斷面越復雜,其擠壓變形的不均勻性就越顯著,從而造成新設計的模具很難保證坯料一次性的均勻流出,導致型材因扭擰、波浪、彎曲及裂紋等缺陷而報廢,模具也極易損傷,必須經過反復試模、修模才能投入正常使用,造成資金、人力、時間、資源等方面的浪費。
因此,隨著鋁型材產品不斷向大型化、扁寬化、薄壁化、高精化、復雜化和多用途、多功能、多品種、長壽命方向發展,改進傳統的模具設計方法已成為當前鋁型材工業發展的迫切需求。鋁型材擠壓模CAE技術是利用CAD中建立的擠壓產品模型、結合擠壓工藝與控制參數、完成其成形過程分析和相應模具優化設計的一種數值技術。
具體做法為:在擠壓模初步設計的基礎上,根據事先擬定的工藝試驗方案,利用計算機仿真整個擠壓成形過程,獲得擠壓變形體內的應力、應變、溫度、流速等物理量分布,以及擠壓各階段的壓力、溫度、速度等工藝參數變化情況;確定擠壓模工作帶斷面和分流孔、焊合腔、導流槽等模具結構對成形鋁材流動的影響,模具使用過程中可能出現的變形、塌陷、崩刃、裂口、磨損、”粘著”和疲勞等缺陷及其位置;提出分析報告并向設計人員推薦合適的擠壓條件,設計人員再根據CAE分析結果修正模具設計方案。
經過數次反復,直到模具設計方案滿足產品設計要求和產品質量要求為止。這實際上是將生產現場的”試模-修模-試模”過程轉移到計算機上完成,以部分替代模具設計制造過程中費時費事的試模工作,從而減少該階段的材料和能源消耗,降低生產成本,并據此設計出高質量的鋁型材擠壓模具。
雖然CAE技術已在鋁型材擠壓模具設計制造領域得到了某些成功的應用,但真正面向模具工程師的應用卻很少。這主要是由于目前國內外還沒有專門針對鋁型材擠壓模開發的CAE軟件,所以,當模具工程師借助一些通用或專用CAE軟件(如ANSYS/LSDYNA、MARC/AutoForge、Deform等)進行模具設計方案和模具結構分析時,除要求使用者具備扎實的擠壓工藝和擠壓模設計制造專業知識、熟悉擠壓模各零部件在耦合場環境中的工作狀況外,還要求他對數值模擬技術及相應有限元分析方法必須有較深入的了解,這對于工作在生產第一線的工程技術人員而言是比較難的,這也是CAE技術在擠壓模具行業中得不到廣泛應用的重要原因之一。
模具CAD/CAE/CAM技術具體就是模具設計人員和組織模具產品制造的工藝設計人員在CAD/CAE/CAM系統的輔助下,根據模具的設計和制造程序進行設計和制造的一項新技術。華夏模具網指出,目前,模具CAD/CAE/CAM技術發展很快,廣泛的應用于模具生產企業。
采用模具CAD/CAE/CAM技術是模具生產革命化的措施,也是模具技術發展的一個顯著特點。國外模具CAD/CAM技術的研究始于上世紀60年代,到70年代已經研制出了模具CAD/CAM的專門系統,推出了面向中小型企業的CAD/CAM的商業軟件,可應用于各種類型的模具設計和制造。
1973年,美國的DIE COMP公司率先研制成功PDDC連續模系統。1977年,捷克斯洛伐克金屬加工工業研究所研制成功AKT沖模CAD系統。1978年,日本機械工程實驗室建立ME1連續模設計系統。1979年,日本旭光學工業公司研究成功的沖空模和彎曲模PENTAX的CAD系統。
1985年,日本NISSIN精密機器公司采用了冷沖模CAD/CAM系統。到80年代末,美國、日本等工業發達國家的模具生產已有近50%采用了CAD/CAM技術。
近二十多年來,隨著計算機硬件的不斷提升,工業發達國家的CAD/CAM技術不斷創新、完善、逐步發展,已經形成一個從研究開發、生產制造到推廣應用和銷售服務的完整的高技術產業。
國外在上世紀60年**始開發有限元進行軟件,1976年發行了第一套流動分析軟件。利用CAE技術可以在模具加工前,在計算機上對整個成型過程進行模擬分析,減少甚至避免模具返修報廢、提高模具質量和降低成本等。目前國外的模具CAE技術已經相當成熟,完全走向實用化階段,并取得了顯著效果。國外著名的CAE軟件有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS等。
Unigraphics( 簡稱UG) 進入大陸比PRO-E晚很多,但同樣是當今世界上最先進、面向制造行業的CAD/CAE/CAM高端軟件。UG軟件被當今許多世界領先的制造商用來從事工業設計、詳細的機械設計以及工程制造等各個領域。如今UG在全球已擁有17000多個客戶 。UG自90 年進入中國市場以來,發展迅速,已經成為汽車、機械、計算機及家用電器、模具設計等領域的首選軟件。 大體有pro-engineer、UG、AUTOCAD、moldflow吧 前兩個為三維軟件,均能進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等,保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。兩者最大的區別應該是參數化吧。 AUTOCAD用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。 moldflow是分析軟件 ,能對設計方案進行模擬評估以及優化處理。減少潛在的設計失誤,縮短產品的開發周期,降低開發成本。
因此,擠壓模具的設計制作質量和其使用壽命就成了擠壓過程是否經濟可行的關鍵之一。合理的設計與制造能大大延長模具壽命,對于提高1生產效率、降低成本和能耗具有重要意義。目前,我國型材擠壓模具設計基本上還停留在傳統的依靠工程類比和設計經驗的積累上。而實際上,鋁型材斷面越復雜,其擠壓變形的不均勻性就越顯著,從而造成新設計的模具很難保證坯料一次性的均勻流出,導致型材因扭擰、波浪、彎曲及裂紋等缺陷而報廢,模具也極易損傷,必須經過反復試模、修模才能投入正常使用,造成資金、人力、時間、資源等方面的浪費。
因此,隨著鋁型材產品不斷向大型化、扁寬化、薄壁化、高精化、復雜化和多用途、多功能、多品種、長壽命方向發展,改進傳統的模具設計方法已成為當前鋁型材工業發展的迫切需求。鋁型材擠壓模CAE技術是利用CAD中建立的擠壓產品模型、結合擠壓工藝與控制參數、完成其成形過程分析和相應模具優化設計的一種數值技術。
具體做法為:在擠壓模初步設計的基礎上,根據事先擬定的工藝試驗方案,利用計算機仿真整個擠壓成形過程,獲得擠壓變形體內的應力、應變、溫度、流速等物理量分布,以及擠壓各階段的壓力、溫度、速度等工藝參數變化情況;確定擠壓模工作帶斷面和分流孔、焊合腔、導流槽等模具結構對成形鋁材流動的影響,模具使用過程中可能出現的變形、塌陷、崩刃、裂口、磨損、”粘著”和疲勞等缺陷及其位置;提出分析報告并向設計人員推薦合適的擠壓條件,設計人員再根據CAE分析結果修正模具設計方案。
經過數次反復,直到模具設計方案滿足產品設計要求和產品質量要求為止。這實際上是將生產現場的”試模-修模-試模”過程轉移到計算機上完成,以部分替代模具設計制造過程中費時費事的試模工作,從而減少該階段的材料和能源消耗,降低生產成本,并據此設計出高質量的鋁型材擠壓模具。
雖然CAE技術已在鋁型材擠壓模具設計制造領域得到了某些成功的應用,但真正面向模具工程師的應用卻很少。這主要是由于目前國內外還沒有專門針對鋁型材擠壓模開發的CAE軟件,所以,當模具工程師借助一些通用或專用CAE軟件(如ANSYS/LSDYNA、MARC/AutoForge、Deform等)進行模具設計方案和模具結構分析時,除要求使用者具備扎實的擠壓工藝和擠壓模設計制造專業知識、熟悉擠壓模各零部件在耦合場環境中的工作狀況外,還要求他對數值模擬技術及相應有限元分析方法必須有較深入的了解,這對于工作在生產第一線的工程技術人員而言是比較難的,這也是CAE技術在擠壓模具行業中得不到廣泛應用的重要原因之一。
模具CAD/CAE/CAM技術具體就是模具設計人員和組織模具產品制造的工藝設計人員在CAD/CAE/CAM系統的輔助下,根據模具的設計和制造程序進行設計和制造的一項新技術。華夏模具網指出,目前,模具CAD/CAE/CAM技術發展很快,廣泛的應用于模具生產企業。
采用模具CAD/CAE/CAM技術是模具生產革命化的措施,也是模具技術發展的一個顯著特點。國外模具CAD/CAM技術的研究始于上世紀60年代,到70年代已經研制出了模具CAD/CAM的專門系統,推出了面向中小型企業的CAD/CAM的商業軟件,可應用于各種類型的模具設計和制造。
1973年,美國的DIE COMP公司率先研制成功PDDC連續模系統。1977年,捷克斯洛伐克金屬加工工業研究所研制成功AKT沖模CAD系統。1978年,日本機械工程實驗室建立ME1連續模設計系統。1979年,日本旭光學工業公司研究成功的沖空模和彎曲模PENTAX的CAD系統。
1985年,日本NISSIN精密機器公司采用了冷沖模CAD/CAM系統。到80年代末,美國、日本等工業發達國家的模具生產已有近50%采用了CAD/CAM技術。
近二十多年來,隨著計算機硬件的不斷提升,工業發達國家的CAD/CAM技術不斷創新、完善、逐步發展,已經形成一個從研究開發、生產制造到推廣應用和銷售服務的完整的高技術產業。
國外在上世紀60年**始開發有限元進行軟件,1976年發行了第一套流動分析軟件。利用CAE技術可以在模具加工前,在計算機上對整個成型過程進行模擬分析,減少甚至避免模具返修報廢、提高模具質量和降低成本等。目前國外的模具CAE技術已經相當成熟,完全走向實用化階段,并取得了顯著效果。國外著名的CAE軟件有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS等。
Unigraphics( 簡稱UG) 進入大陸比PRO-E晚很多,但同樣是當今世界上最先進、面向制造行業的CAD/CAE/CAM高端軟件。UG軟件被當今許多世界領先的制造商用來從事工業設計、詳細的機械設計以及工程制造等各個領域。如今UG在全球已擁有17000多個客戶 。UG自90 年進入中國市場以來,發展迅速,已經成為汽車、機械、計算機及家用電器、模具設計等領域的首選軟件。 大體有pro-engineer、UG、AUTOCAD、moldflow吧 前兩個為三維軟件,均能進行草圖繪制、零件制作、裝配設計、鈑金設計、加工處理等,保證用戶可以按照自己的需要進行選擇使用。兩者最大的區別應該是參數化吧。 AUTOCAD用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。 moldflow是分析軟件 ,能對設計方案進行模擬評估以及優化處理。減少潛在的設計失誤,縮短產品的開發周期,降低開發成本。