汽车门框外饰铝合金型材多模孔非对称挤压工艺研究

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铝合金因其低密度、耐腐蚀等一系列特性被广泛应用于汽车工业。以汽车门框外饰为代表的铝合金型材,一般具有壁厚薄、横截面积小、形状复杂等特点,非常适合采用一模多孔挤压以提高生产效率。但在一模多孔挤压中,普遍存在各孔流速分布不均匀问题,使得挤出型材易产生翘曲乃至弯折。目前这类型材挤压的成品率低、成本高等问题已经严重制约生产过程。以BEA191-B9型汽车门框外饰铝合金型材的一模多孔挤压为对象进行研究(材料为AA6063),主要内容为:选择适当的模孔数目,对挤压模具进行初始设计;对挤压的速度场与温度场进行模拟分析,优化模具结构参数;采用模拟分析方法,选择合适的预热温度与挤压轴速度;通过实验方法对模拟结果进行验证。首先,根据挤压比与挤压力的大小,选定模孔数目为6。根据型材截面特点,初步设计了工作带长度,模孔采用非对称排布,完成了一模六孔挤压模具的初始设计。其次,采用Altair Inspire Extrude Metal软件对挤压的速度场进行了模拟分析。分别分析了工作带长度、中心距及导流孔大小对出口流速分布的影响。综合考虑各影响因素,确定以各模孔的工作带长度作为优化设计变量,以各模孔之间的最大平均流速差和每个模孔的最大流速差为优化目标进行优化。优化结果表明,一模六孔挤压模具各孔平均流速差异在1 mm/s之内,满足了流速控制要求。然后,采用Altair Inspire Extrude Metal软件对挤压的温度场进行模拟,分别分析了挤压筒、棒料、挤压模具的预热温度及挤压轴速度对挤出温度的影响,并通过正交试验选出一组合适的参数。最终确定的工艺参数为挤压筒预热温度450℃、棒料预热温度470℃、挤压模具预热温度480℃、挤压轴速度3 mm/s,使得挤压出口平均温度控制在524.3℃左右,达到了生产要求。最后,根据模拟分析结果,优化确定了模具结构,并制作了实验模具。选择分析得到的挤压工艺参数进行了挤压实验,并进行了金相显微组织分析。实验结果表明,型材被顺利挤出,各孔挤出速度差异和表面质量都达到了生产要求,验证了分析结果的正确性。
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