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摘要
目的 解决大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压过程中材料流速均匀性控制难，以及模具局部应力集中导致模具寿命低、挤压型材尺寸稳定性差的问题。方法 采用有限元模拟方法对此类典型型材挤压过程进行仿真分析，根据仿真结果中型材出口材料流速分布情况，通过调控不同部位材料流入量及材料流动阻力，并以型材出口流速差和流速均方差（SDV）作为衡量挤压过程中材料流速均匀性的指标，逐步迭代优化模具结构以提高材料流动均匀性；根据仿真结果中挤压模具应力分布情况，以模具最高应力作为衡量模具强度的指标，逐步迭代优化模具结构以减小模具应力。结果 通过迭代仿真依次优化模具工作带长度、分流孔尺寸、阻流块高度等参数，最终型材出口流速差由25.07 mm/s降至2.72 mm/s，流速均方差由9.84 mm/s降至0.72 mm/s；通过迭代仿真优化焊合角度，最终模具最高应力由945 MPa降至863 MPa。采用基于有限元仿真优化结构的挤压模具成功制备了合格的铝合金型材样件，挤压试验结果与数值模拟结果吻合。结论 通过优化模具工作带长度、分流孔尺寸及阻流块高度，调控不同部位材料流入量及材料流动阻力，能够有效解决大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压流速均匀性差的问题；通过优化模具焊合角度，能够显著降低模具局部应力集中。
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单位山东兖矿轻合金有限公司; 上海航天精密机械研究所
