Hypertrude铝型材模具热挤压模拟系统，以建筑幕墙铝型材为例，分析型材模具在稳定挤压过程中的应力场、速度场和温度场的分布，指导模具结构的优化设计，确立Hypertrude铝型材模具热挤压模拟系统在生产中的指导作用，提高模具设计水平和模具使用寿命，从而提高生产效率。倡导当前国家要求的低碳环保经济模式。概述在现代建筑中，随着人们生活要求的不断提高，对建筑幕墙的要求也在发生变化。这使得幕墙建筑的外观达到了更高的审美标准，同时也使其朝着低碳环保的方向发展。使得幕墙铝型材的截面形状趋于更加复杂。模具设计是铝型材生产中最重要的环节，模具的成功很大程度上取决于设计者的经验，模具设计的合理性还得通过模具试验来验证。试模时模具与设计师的预期不一致时，只能在试模前修改模具。利用计算机仿真技术，可以缩短设计周期，减少试运行次数，节约生产成本。本文利用Altair公司的有限元软件HyperXtrude对挤压过程进行模拟和模具优化，并对模具设计进行分析，根据结果对模具结构进行修改。2挤压工艺参数的几何模型及分析。挤压工艺参数的设置直接影响模拟结果的准确性。挤压参数越接近实际参数，模拟结果就越精确。同时为设计者提供符合实际情况的数据，并根据计算结果及时优化原设计方案。截面和初始模具见图1和图2:图1幕墙铝型材截面图2型材冲头三维模型2.1挤压工艺参数棒材直径：237mm挤压比：27.55 Bar温度：470挤压机吨位；250 t模具温度：450挤压垫速度：36.2mm/sec坯料与工作带之间采用库仑摩擦模型，摩擦系数=0.143。流量模拟结果3.1流量模拟结果分流孔不同位置流量截面分布图及剖面流量分布图：图3各截面流量结果。从分流孔流量的截面分布图可以看出，分流孔1和5的流量最快，直到铝合金流向焊接室，流量仍然过快。其他四个分流孔的速度在横截面分布图中是均匀的。在仿真系统中，在型材焊接过程中，蓝色表示流速慢，红色表示流速快。型材中肋焊接速度太慢(红框78mm/sec)。在型材的蓝色框架处，最快焊接速度为220毫米/秒。其他部分平均速度：170毫米/秒。型材速度不均匀会对型材成型产生一定的影响，甚至影响模具的实际寿命。3.2模具应力模拟结果初始模具应力分布云图如图4、5所示：图4凹模应力分析图nextpage图5凸模应力分析图。图中数据显示，凸模1、2、3桥位的最大应力为941Mpa，超过了模具的屈服强度，这些桥位有桥裂的危险；从凹模的最大应力来看，模具的强度是足够的。计算输出文件数据中的稳定挤压力为1960T。使用的挤压机吨位是2750T，所以挤压比较容易。4.根据模拟结果优化设计方案4.1。优化设计方案图6模具改造方案示意图。鉴于模拟结果中中间筋流速过慢，影响模具受力不均匀，甚至影响生产中型材的成品率。根据模拟结果，模具设计工程师对模具的原设计结构进行了优化和调整。修改的主要思想是修改中间筋(红框)的送料宽度，增加此处的送料，incr
图7型面分布速度图8冲头应力分布图设计方案优化后，模具在原应力高的地方应力相应降低，而流速慢的中间筋部分增加了送料宽度，使流速变快，但变化不明显，流速快的地方因为没有修改，仍然有较快的流速。因此，最终，实际的模具会尝试挤出的轮廓形状。
状达不到图纸要求。5 型材模具实际试模与仿真模拟对比分析
实际模具如图9所示：nextpage
图9 型材凸模实物图
图10 仿真模拟流速分布图
图11 模具试模料头照片
试模结果如图11所示。仿真模拟结果与实际试模结果大致相同。从实际试模料头显示和仿真模拟结果显示，还是长矩形侧边流速比较快，即仿真模拟结果中红色部分快。正由于此处流速过快，使此部位的流速和其他部位流速相差较大，造成了该处型材因达不到图纸要求的九十度，名为“射角”的缺陷。而中间筋条部分在料头中知道流速此处相对于其他部位慢，但在型材验收时其部位壁厚在公差合理范围内，因此中间筋条部分不列入修模范围考虑。
6 结合仿真模拟和实际试模进行修模
修改之后的模具和挤压出来的型材如图12、13所示。
图12 型材模具修模示意图
图13 型材模具试模的型材
模具返回车间后通过试模和仿真模拟数据相结合，对流速较快的地方（角位），导致“射角“的地方进行烧焊，即在凸模角位舌头处烧焊增加阻流台，降低此角位的流速；把另外两个桥位进行打尖，减少因桥位在该区域的死区，以加快这两个地方的流速；使型材的整体流速更趋向于均匀，提高型材的成形率。
7 结论
1.通过有限元分析，尤其是对金属流动速度场的分析, 证明了HyperXtrude的数值模拟分析能有效指导铝合型材模具的设计，可提高设计的成功率, 并降低模具的返修次数。
2.模具设计的实质，是通过模腔对金属的流动进行控制，以获得出口速度均匀的型材。从对本型材的模具设计中，分流孔的布局对金属流动存在一定的影响，甚至影响模具的使用寿命，而通过数值模拟，获得了金属流动过程较直观的反映，使设计人员能更好的完善设计思路。
