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散热铝型材挤压模具设计及数值模拟

作　者: 宋佳胜
导　师: 林高用
学　校: 中南大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 挤压模具散热铝型材数值模拟虚拟试模结构设计
分类号: TG375.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：挤压模具设计是铝型材生产的关键技术,本文针对高密齿和空心太阳花两种典型结构的散热铝型材,对生产两种散热铝型材的挤压模具设计技术进行了系统的研究。本文基于高密齿散热铝型材壁厚相差悬殊、难以挤压成型的结构特点,采用模具导流技术,对模具导流腔结构进行精密设计,对工作带长度进行精细设计；基于空心太阳花散热铝型材截面几何形状复杂、圆弧形齿部金属难以填充的结构特点,对模具分流孔、焊合室等部位进行精确的结构设计和尺寸设计。采用基于任意拉格朗日-欧拉描述法的专业挤压成型数值模拟软件HyperXtrude对挤压过程进行仿真,对生产高密齿散热铝型材用挤压模具导流腔、工作带进行了二次优化设计,保证挤出型材各处流速在11.35?.37mm/s范围内；对生产空心太阳花散热铝型材用模具分流孔、工作带进行了二次优化设计,保证挤出型材各处流速在12.91?.13mm/s范围内。通过数值模拟技术进行虚拟试模,检测模具结构和尺寸参数设计的合理性,按照虚拟试模的结果,对模具进行优化设计,从而减少生产试模与修模的次数。虚拟试模结果表明：模具导流技术对高密齿散热铝型材各部分金属的分配起到重要作用,工作带长度设计能有效调节金属最终的流速；空心太阳花散热型材模具上模分流孔外斜度能加快型材齿部分金属的流速。对虚拟试模合格的模具进行强度校核,结果表明经优化设计后的模具满足强度要求。全程跟踪了两种典型结构散热型材实际挤压生产过程,根据生产试模情况,制定相应的修模措施。两个模具分别经过两次生产试模、修模,即生产出合格的型材,表明：数值模拟技术能有效减少生产试模次数,缩短模具研发周期,节约生产成本。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 文献综述  10-20
  1.1 课题来源及研究意义  10-11
    1.1.1 课题来源  10
    1.1.2 课题研究意义  10-11
  1.2 铝型材挤压技术概述  11-13
    1.2.1 铝型材挤压技术特点  11-12
    1.2.2 铝型材挤压技术基本原理  12-13
  1.3 铝型材挤压模具技术概述  13-16
    1.3.1 挤压模具在铝型材生产中的重要地位  13-14
    1.3.2 挤压模具设计技术  14-15
    1.3.3 挤压模具制造技术  15
    1.3.4 挤压模具材质及热处理技术  15-16
  1.4 铝型材挤压数值模拟研究现状  16-18
  1.5 课题研究内容  18-20
2 高密齿散热型材和空心太阳花散热型材模具设计  20-40
  2.1 型材工艺分析  20-22
    2.1.1 高密齿散热型材工艺分析  20-21
    2.1.2 空心太阳花散热型材工艺分析  21-22
  2.2 模具种类选择  22-23
    2.2.1 空心太阳花散热型材模具种类选择  22
    2.2.2 高密齿散热型材模具种类选择  22-23
  2.3 挤压机吨位选择  23-25
    2.3.1 空心太阳花散热型材挤压机吨位选择  23-24
    2.3.2 空心太阳花散热型材挤压机吨位校核  24-25
    2.3.3 高密齿散热型材挤压机吨位选择  25
    2.3.4 高密齿散热型材挤压机吨位校核  25
  2.4 高密齿散热型材模具设计  25-29
    2.4.1 模具中心确定  25
    2.4.2 导流模设计  25-26
    2.4.3 模孔尺寸设计  26-27
    2.4.4 工作带设计  27-28
    2.4.5 空刀设计  28-29
  2.5 空心太阳花散热型材模具设计  29-39
    2.5.1 分流孔设计  29-32
    2.5.2 分流桥设计  32-33
    2.5.3 模芯设计  33-34
    2.5.4 焊合室设计  34-36
    2.5.5 模孔尺寸设计  36-37
    2.5.6 模孔工作带设计  37-38
    2.5.7 模孔空刀结构设计  38-39
    2.5.8 螺钉孔、销钉孔、助吊孔设计  39
  2.6 本章小结  39-40
3 挤压过程数值模拟及模具优化设计  40-60
  3.1 引言  40
  3.2 挤压模拟软件HyperXtrude介绍  40-41
  3.3 模拟过程描述  41-43
  3.4 有限元模型的建立和边界条件的设置  43-46
    3.4.1 几何模型的建立  43-44
    3.4.2 有限元模型的建立  44-46
  3.5 高密齿散热型材模具数值模拟结果分析  46-53
    3.5.1 初始设计方案数值模拟结果分析  46-48
    3.5.2 第一次优化设计数值模拟结果分析  48-50
    3.5.3 第二次优化设计数值模拟结果分析  50-53
  3.6 太阳花散热型材模具数值模拟结果分析  53-57
    3.6.1 初始设计方案数值模拟结果分析  53
    3.6.2 第一次优化设计数值模拟结果分析  53-55
    3.6.3 第二次优化设计数值模拟结果分析  55-57
  3.7 模具强度校核  57-59
    3.7.1 太阳花散热型材模具强度校核  57-58
    3.7.2 高密齿散热型材模具强度校核  58-59
  3.8 本章小结  59-60
4 生产试模  60-65
  4.1 高密齿散热型材模具生产试模  60-62
  4.2 空心太阳花散热型材生产试模  62-64
  4.3 本章小结  64-65
5 结论  65-66
参考文献  66-70
攻读学位期间主要研究成果  70-71
致谢  71

散热铝型材挤压模具设计及数值模拟

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