铝型材挤压是指将铝合金高温铸坯通入专用挤压模具内,在挤压机提供的强大压力作用下,按给定的速度,将铝合金从模腔中挤出,从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的铝合金挤压型材。铝型材挤压成型过程非常复杂,除了圆形和圆环形截面铝型材的挤压属于二维轴对称问题外,一般而言,其它形状的铝型材挤压属于三维流动大变形问题。
因此,挤压模具的设计制作质量和其使用寿命就成了挤压过程是否经济可行的关键之一。合理的设计与制造能大大延长模具寿命,对于提高1生产效率、降低成本和能耗具有重要意义。目前,我国型材挤压模具设计基本上还停留在传统的依靠工程类比和设计经验的积累上。而实际上,铝型材断面越复杂,其挤压变形的不均匀性就越显着,从而造成新设计的模具很难保证坯料一次性的均匀流出,导致型材因扭拧、波浪、弯曲及裂纹等缺陷而报废,模具也极易损伤,必须经过反复试模、修模才能投入正常使用,造成资金、人力、时间、资源等方面的浪费。
因此,随着铝型材产品不断向大型化、扁宽化、薄壁化、高精化、复杂化和多用途、多功能、多品种、长寿命方向发展,改进传统的模具设计方法已成为当前铝型材工业发展的迫切需求。铝型材挤压模CAE技术是利用CAD中建立的挤压产品模型、结合挤压工艺与控制参数、完成其成形过程分析和相应模具优化设计的一种数值技术。
具体做法为:在挤压模初步设计的基础上,根据事先拟定的工艺试验方案,利用计算机仿真整个挤压成形过程,获得挤压变形体内的应力、应变、温度、流速等物理量分布,以及挤压各阶段的压力、温度、速度等工艺参数变化情况;确定挤压模工作带断面和分流孔、焊合腔、导流槽等模具结构对成形铝材流动的影响,模具使用过程中可能出现的变形、塌陷、崩刃、裂口、磨损、”粘着”和疲劳等缺陷及其位置;提出分析报告并向设计人员推荐合适的挤压条件,设计人员再根据CAE分析结果修正模具设计方案。
经过数次反复,直到模具设计方案满足产品设计要求和产品质量要求为止。这实际上是将生产现场的”试模-修模-试模”过程转移到计算机上完成,以部分替代模具设计制造过程中费时费事的试模工作,从而减少该阶段的材料和能源消耗,降低生产成本,并据此设计出高质量的铝型材挤压模具。
虽然CAE技术已在铝型材挤压模具设计制造领域得到了某些成功的应用,但真正面向模具工程师的应用却很少。这主要是由于目前国内外还没有专门针对铝型材挤压模开发的CAE软件,所以,当模具工程师借助一些通用或专用CAE软件(如ANSYS/LSDYNA、MARC/AutoForge、Deform等)进行模具设计方案和模具结构分析时,除要求使用者具备扎实的挤压工艺和挤压模设计制造专业知识、熟悉挤压模各零部件在耦合场环境中的工作状况外,还要求他对数值模拟技术及相应有限元分析方法必须有较深入的了解,这对于工作在生产第一线的工程技术人员而言是比较难的,这也是CAE技术在挤压模具行业中得不到广泛应用的重要原因之一。
模具CAD/CAE/CAM技术具体就是模具设计人员和组织模具产品制造的工艺设计人员在CAD/CAE/CAM系统的辅助下,根据模具的设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术。华夏模具网指出,目前,模具CAD/CAE/CAM技术发展很快,广泛的应用于模具生产企业。
采用模具CAD/CAE/CAM技术是模具生产革命化的措施,也是模具技术发展的一个显著特点。国外模具CAD/CAM技术的研究始于上世纪60年代,到70年代已经研制出了模具CAD/CAM的专门系统,推出了面向中小型企业的CAD/CAM的商业软件,可应用于各种类型的模具设计和制造。
1973年,美国的DIE COMP公司率先研制成功PDDC连续模系统。1977年,捷克斯洛伐克金属加工工业研究所研制成功AKT冲模CAD系统。1978年,日本机械工程实验室建立ME1连续模设计系统。1979年,日本旭光学工业公司研究成功的冲空模和弯曲模PENTAX的CAD系统。
1985年,日本NISSIN精密机器公司采用了冷冲模CAD/CAM系统。到80年代末,美国、日本等工业发达国家的模具生产已有近50%采用了CAD/CAM技术。
近二十多年来,随着计算机硬件的不断提升,工业发达国家的CAD/CAM技术不断创新、完善、逐步发展,已经形成一个从研究开发、生产制造到推广应用和销售服务的完整的高技术产业。
国外在上世纪60年**始开发有限元进行软件,1976年发行了第一套流动分析软件。利用CAE技术可以在模具加工前,在计算机上对整个成型过程进行模拟分析,减少甚至避免模具返修报废、提高模具质量和降低成本等。目前国外的模具CAE技术已经相当成熟,完全走向实用化阶段,并取得了显著效果。国外著名的CAE软件有NASTRAN、ADINA 、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS等。
Unigraphics( 简称UG) 进入大陆比PRO-E晚很多,但同样是当今世界上最先进、面向制造行业的CAD/CAE/CAM高端软件。UG软件被当今许多世界领先的制造商用来从事工业设计、详细的机械设计以及工程制造等各个领域。如今UG在全球已拥有17000多个客户 。UG自90 年进入中国市场以来,发展迅速,已经成为汽车、机械、计算机及家用电器、模具设计等领域的首选软件。 大体有pro-engineer、UG、AUTOCAD、moldflow吧 前两个为三维软件,均能进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等,保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。两者最大的区别应该是参数化吧。 AUTOCAD用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。 moldflow是分析软件 ,能对设计方案进行模拟评估以及优化处理。减少潜在的设计失误,缩短产品的开发周期,降低开发成本。