第26卷第3期2004年9月南昌大学学报·工科版JournalofNanchangUniversity(Engineering＆Technology)Vo1．26NO．3Sept．2004文章编号：1006—0456(2004)03—0015—04铝型材挤压导流模设计郑荣，周天瑞，包忠诩，黄克坚(南昌大学机电工程学院，江西南昌330029)摘要：传统的导流模设计主要建立在经验的基础上，具有主观性、不可靠性．本文通过正交法把由经验公式和工艺要求确定的初步模具参数设计成实验样本，基于此，以UG为平台进行模具CAD造型，然后导入软件SuperForge模拟，得到SDV值作为优化目标，最后用神经网络建立模具参数的数学模型，遗传算法优化模具参数，由此设计出的模具一次试模成功．本文为设计导流模提供了一种行之有效的方法．关键词：导流模；模拟；神经网络；遗传算法；优化中图法分类号：TG375．41文献标识码：A1引言导流模是型材模前面增放一个导料模，用来得出形状与型材外形相似的坯料，然后再进行第二次变形，挤出各种截面形状的型材．采用导流模不仅增加了坯料与型材的几何相似性，便于控制金属流速，减小了挤压模出口处各点流速的不均匀性，使壁薄、形状复杂、挤压难度大的型材易成型，而且能减少产品的扭拧和弯曲变形，大大提高模具寿命．因而，它在铝型材挤压中被广泛使用，2】．传统的导流模设计主要依靠一些经验设计准则和计算模型，设计时完全取决于设计者的经验，由此所得的模具往往必须经过多次试挤和修模才能调整出合适的模具参数，效率很低．为摆脱这种传统的经验设计，有必要对模具进行优化设计，这就需要建立一个模型，实现模具参数到模孔出口处流速均匀度的映射，然后以流速均匀度为目标进行优化，从而找到最佳或者更优的结构尺寸．本文通过正交法把由经验公式和工艺要求确定的初步参数设计成实验样本，基于此，以UG为平台进行模具CAD造型，然后导入软件SuperForge模拟铝型材成型过程，得到模具出口处的流速均方差作为优化目标，最后用神经网络建立模具参数的数学模型，遗传算法优化模具参数．这种方法较好地设计了导流模，大大提高了生产率．2导流模设计原则导流模设计一般应遵循以下的原则和步骤：1)确定设计模腔参数．根据所设计的挤压型材图，选择适当的挤压筒尺寸、挤压系数和挤压力、模孔数．2)模孔在模具平面上合理布置．将模孔合理分布在模具平面上，使之在保证模具强度的前提下获得最佳金属流动均匀性．3)模孔尺寸的合理计算．计算模孔尺寸时，主要考虑被挤压合金的化学成分、产品的形状、公称尺寸及其允许公差、挤压温度等因素．对型材而言，一般采用以下公式⋯进行计算：A=Ao+M+(K+K口+K，)A0(1)Krta—tl1式中：A0一型材截面的公称尺寸；M一型材公称尺寸的允许正偏差；K-x~于边缘较长的丁字形、槽形等型材来说，考虑由于拉力作用而使型材部分尺寸减少的系数；K一考虑到拉伸矫直时尺寸缩减的系数；K，一型材的热收缩量；t、tl一分别为材料和模具的加热温度；a、a．一分别为挤压温度下被挤压型材和模具材料的线膨胀系数．4)合理调整金属的流动速度．在理想状态下，制品截面上的每个质点应以相同的速度流出模孔．因此，金属流速的合理调整是制约型材挤出质量的关键因素，而合理设计模孔工作带的长度、导流腔的形状和尺寸等是调整金属流速的有效手段．在模孔工作带设计方面，主要用古布金公式和修正公式得到，导流腔的设计主要依靠在实验和数学基础上提出的数种公式】．收稿日期：2003—12—22基金项目：江西省教育厅重大项目；南昌大学“211工程”“九五”标志性资助项目作者简介：郑荣。男。1979年生。硕士研究生．维普资讯http://www.cqvip.com·16·南昌大学学报·工科版2004妊3导流模CAD造型本文所要挤出的铝型材截面形状如图1所示，依据上述的设计原则，确定模具外形尺寸为178mm×60mm，模孔数量为1，计算出模孔尺寸，初步确定最短模孔工作带长度、导流腔深度、最小导流腔半宽、模孔型心偏移量等参数的取值范围．根据初步确定的模具参数取值范围，采用正交法设计正交表L27(313)[41．图1一种铝型材截面图单位：mm建立导流模CAD模型是进行铝型材挤压导流模设计的基础和进行后续研究的前提．三维CAD软件——uG采用全参数化、全相关和单...
