CN217748714U - 一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具 - Google Patents

Abstract

一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，属于铝合金挤压制造技术领域，具有上模和下模，上模设置有至多五个分流孔，分流孔之间的分流桥截面形状为流线型；还具有模芯，模芯包括设在分流桥上的上模芯和设置在上模芯上的下模芯；下模具有型腔，型腔具有容纳上模芯的挤压腔和容纳下模芯的成型腔。供铝的顺畅和铝金属流速的平衡保证了铝合金型材表面的彻底消除缺陷。

Description

一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具

技术领域

本实用新型属于铝合金挤压制造技术领域，尤其涉及一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具。

背景技术

铝合金挤压型材的表面在进行喷涂或喷漆处理后其表面会出现凹凸棱线，在行业内普遍称为“暗影”。“暗影”缺陷严重影响了铝合金表面新材料的附着，近几年，行业内对此尝试了很多改进，但是仍不能百分百的消除所有型材表面的“暗影”缺陷。

“暗影”缺陷产生的跟本原因是由于挤压模具设计或加工不合理等，造成模具在上机挤压时铝金属在各处流速不平衡，尤其是再型材管腔的横竖筋交叉处、壁厚差异大的工作带过渡处、弹性变形的较大处等部位，铝金属的流速差异较大，挤压出的铝合金型材表面就会出现“暗影”缺陷。

近年来为实现高效率的材料设计，注重发展和采用高通量仿真计算与实验技术，同时需保证材料设计、实验、应用环节的一体化进程。其中，高通量仿真计算是指直接面向应用需求，以原子为基本单元，基于量子力学的基本原理，充分利用已有或已知的材料结构/组分及物性等基本知识，有机结合大数据等信息化技术手段，自动进行智能化的材料设计与调控、物性计算与模拟；因此，能够在短时间内进行大量材料的筛选与优化，为实验合成制备提供理论指导，从而加速新材料发现、优化和应用的过程。高通量仿真计算旨在探求材料结构/组分和物性之间的关联，建立起材料基因组数据库。

高通量仿真计算改变了材料研究人员一次只能研究单个或少数材料的单兵作战模式。他们只需提出材料性能需求，监控和调整材料搜索、设计、计算方案，分析计算结果，高通量仿真计算工具会依据需求和材料数据库，自动生成大量相关材料计算任务，进行全方位的扫描和过滤，从而极大拓宽研究对象范围。高通量材料计算可以在实验开展之前进行筛选和优化，可以在实验无法达到的极端条件(如高温、高压、强场、超快、辐射等)下进行材料性能预测，以及对实验现象的微观机理进行探索和验证，从而节约实验成本和缩短实验周期，为更好的模具开发提供了可能性。

实用新型内容

本发明的目的是为了解决铝合金表面“暗影”缺陷的现有问题，提供了一种不需要依靠多次试模和修模生产经验来设计型材模具的方法，通过高通量仿真型材截面尺寸、壁厚变化、外表面精度和力学性能等数据，来确定分流组合模结构；然后再通过高通量仿真该型材的挤压成型过程，依据模拟结果验证模具设计的合理性和可行性来形成实体模具。

为实现上述技术目的，本申请提供如下技术方案：一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，具有上模和下模，上模设置有至多五个分流孔，分流孔之间的分流桥截面形状为流线型；还具有模芯，模芯包括设在分流桥上的上模芯和设置在上模芯上的下模芯；

下模具有型腔，型腔具有容纳上模芯的挤压腔和容纳下模芯的成型腔。

在可实施的方式中，分流孔呈扇形，扇形在与上模芯接触面的内半径为:r＜a，a为上模芯外侧面到上模中心的距离。

在可实施的方式中，上模芯与分流桥之间具有阻挡外沿。

在可实施的方式中，上模芯上具有一个位于上模芯与下模芯连接处的增速坡。

在可实施的方式中，挤压腔四周具有一个引流弧面。

在可实施的方式中，上模和下模具有直角固定件，直角固定件包括轴向设置在下模上的端部带有螺孔的长螺栓杆，螺孔内固定安装有在上模径向上的短螺栓杆。

本发明相比现有技术具有以下有益效果：本申请通过均匀等分的分流孔来实现增大分流孔与型腔的接触面积，从而降低挤压压力；而且本申请的分流桥呈流线型，这使得与模芯连接处的较窄，减少了铝金属在挤压过程中的死区，保证了供铝的顺畅。

整个型腔的过渡处都采用流线型过渡，避免了尖角和毛刺，减小了落差，使得整个型腔内的铝金属流速平衡。

供铝的顺畅和铝金属流速的平衡保证了铝合金型材表面的彻底消除缺陷。

附图说明

1上模，2下模，3分流孔，4分流桥，5模芯，6型腔，51上模芯，52下模芯，53阻挡外沿，54增速坡，61挤压腔，62成型腔，63引流弧面；

图1为实施例模具的上下模分解上模近焦立体示意图；

图2为实施例模具的上下模分解下模近焦立体示意图；

图3为实施例上模侧视剖视图；

图4为实施例模具出口合金的流速示意图；

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2和图3所示的本实施例针对的铝合金型材为大截面、大壁厚差和多腔体的复杂结构，这种结构采用分流组合模挤压法，挤压机推动高温实心铸锭前进，铸锭经分流孔被分成若干个合金流，在高温高压的焊合室内重新焊合成包覆模芯的合金整体，最后通过模孔与模芯之间的间隙流出，成形出特定形状的铝合金型材。这种结构的铝型材模具设计和挤压工艺设计方面需要通过高通量仿真来确定挤压过程中壁厚处的合金流动速度，壁薄处合金流动速度，如何保证材料流动速度的均匀性，以及如何协调挤压温度和挤压速度之间的关系。

经过高通量仿真后设计的分流组合挤压模具，具有上模1和下模2，上模1和下模2具有直角固定件，直角固定件包括轴向设置在下模2上的端部带有螺孔的长螺栓杆，螺孔内设置有安装在上模1径向上的短螺栓杆。

上模1设置有五个分流孔3，分流孔3之间的分流桥4截面形状为流线型；还具有模芯5，模芯5包括设在分流桥4上的上模芯51和设置在上模芯51上的下模芯52。下模2具有型腔6，型腔6具有容纳上模芯51的挤压腔61和容纳下模芯52的成型腔62。

在本实施例中，分流孔3呈扇形，扇形在与上模芯51接触面的内半径为:r＜a，a为上模芯51外侧面到上模1中心的距离。因此本实施例的模具强度可承受区间并不是很大，所以分流比K的选值为32。

在本实施例中，上模芯51与分流桥4之间具有阻挡外沿53。该阻挡外沿53能有效的对位于中心位置的铝金属流速起到延缓的作用，

在本实施例中，上模芯51上具有一个位于上模芯51与下模芯52连接处的增速坡54。挤压腔61四周具有一个引流弧面63。使得位于两侧的铝金属能快速流向成型腔62内。整个模具出口合金的流速如图3所示。

以上将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。

上述实施例对本实用新型的具体描述，只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述实用新型的内容对本实用新型作出一些非本质的改进和调整均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，具有上模(1)和下模(2)，其特征在于，所述上模(1)设置有至多五个分流孔(3)，所述分流孔(3)之间的分流桥(4)截面形状为流线型；还具有模芯(5)，所述模芯(5)包括设在所述分流桥(4)上的上模芯(51)和设置在所述上模芯(51)上的下模芯(52)；所述下模(2)具有型腔(6)，所述型腔(6)具有容纳所述上模芯(51)的挤压腔(61)和容纳所述下模芯(52)的成型腔(62)。

2.根据权利要求1所述的一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，其特征在于，所述分流孔(3)呈扇形，扇形在与所述上模芯(51)接触面的内半径为:r＜a，a为所述上模芯(51)外侧面到所述上模(1)中心的距离。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，其特征在于，所述上模芯(51)与所述分流桥(4)之间具有阻挡外沿(53)。

4.根据权利要求3所述的一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，其特征在于，所述上模芯(51)上具有一个位于所述上模芯(51)与所述下模芯(52)连接处的增速坡(54)。

5.根据权利要求1所述的一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，其特征在于，所述挤压腔(61)四周具有一个引流弧面(63)。

6.根据权利要求1所述的一种基于高通量仿真设计的铝合金型材模具，其特征在于，所述上模(1)和所述下模(2)具有直角固定件，所述直角固定件包括轴向设置在所述下模(2)上的端部带有螺孔的长螺栓杆，所述螺孔内设置有安装在所述上模(1)径向上的短螺栓杆。

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