铝材挤压为高耗能产业,是我国节能减排的重点行业,能耗成本已经成为铝材加工等企业发展、升级的重要掣肘。铝型材生产工艺以及生产过程的能效优化问题越来越受到世界铝型材行业的关注。现有的铝型材挤压能耗研究主要集中在挤压工艺能耗或者挤压变形能耗等方面,很少研究工模具结构对挤压过程能耗的影响。针对模具结构影响挤压过程能耗的问题,本文以矩形空心型铝型材挤压成形为例。先建立了数值模拟所需的有限元分析模型,再对挤压过程进行能耗分析及建模,之后运用数值模拟仿真得到挤压过程中的相关参数,结合能耗模型与数值仿真结果,研究分析焊合室深度、工作带长度及焊合角的角度三组模具结构参数对挤压成形过程能耗的影响规律以及影响程度。最后基于遗传算法建立模具结构参数的多目标优化模型,得到最优的模具结构参数组合,并进行对比分析。论文的主要工作内容如下:(1)有限元分析模型的建立。以空心矩形铝型材为例,利用基于ALE有限元方法的HyperXtrude软件建立了矩形空心铝型材的有限分析模型。(2)挤压过程能耗分析及建模。研究挤压成型过程中金属流动的特点,分析金属变形过程中能量的传递形式以及转换的分布情况,根据分析得出,铝型材挤压成型过程的能耗主要为金属塑性变形能耗,摩擦能耗,热交换能耗三大部分,并建立了相关的能耗模型。(3)模具结构对挤压过程能耗的影响分析。通过分析模具结构,选取了焊合室深度、焊合角、工作带长度三组主要的参数,结合有限元仿真和能耗模型,在保证产品质量的情况下研究了这三组参数对挤压过程能耗的影响规律。还用正交试验分析了这三组参数对挤压过程能耗的影响程度。(4)多目标优化模型的建立。对矩形空心铝型材,以均匀的型材出口截面速度和最小挤压过程能耗为目标,基于遗传算法建立模具结构参数与挤压过程能耗和型材质量的多目标优化模型。对这种型材的模具结构参数进行优化,并进行对比分析。