1模具结构设计
首先，根据型材截面质心确定挤压中心。根据金属流动特性，选择扇形分流孔、四孔布置，桥宽20mm，上模高100mm，下模80mm，经理论计算验证分流桥强度合理。其次，根据挤压筒规格选择焊合室深度为20mm，底部圆角8mm，焊合角25°。第三，重点在模孔工作带区段的划分，因型材结构特殊性，保证挤压中心与型材质心重合［2］;以金属均匀流动为前提，根据工程经验进行区段划分和工作的长度计算［3］，型材模孔工作带长度分布如图2所示。
2挤压过程模拟
2.1模拟模型建立
将上述设计的挤压模具结构导入铝型材专用挤压模拟软件hy-erxtrude中，对其挤压过程进行模拟。根据挤压过程中金属变形程度及流经的区域建立模拟模型，按照不同区域划分网格。工作带部分网格最小0.4mm，挤压坯料最大网格尺寸6mm，这样避免了挤压过程中金属流动而造成的网格畸变和重划［4］。挤压工艺参数设计:挤压筒直径140mm，挤压速度1mm/s，坯料预热温度480℃，模具预热温度460℃，挤压比27.45，得出型材出口金属流速结果如图4所示。
2.2模拟结果分析
从型材出口金属流速分布可知，T形悬臂部分的金属流速慢仅15.58mm/s，而矩形空心的左上角流速过大达到37.76mm/s，速度相差过大，造成型材出口流速不均匀，使得型材扭曲变形，产品不合格。
3模具结构优化及结果验证
3.1模具结构优化
(1)从工作带的长度方面，根据型材出口的金属流速分布情况，因T形悬臂部分的型材厚度为3.2mm，而其他部分为2.8mm，而且悬臂部分远离挤压中心，金属流速必然不均匀。因此调整工作带长度，微调悬臂横梁部分的工作带长度到10mm，悬臂竖直部分中间工作带长度从8.7mm向两侧逐渐减小到6.8mm。优化后的模孔工作带如图5所示。(2)采用分流孔来调整金属流速［5］，将两个分流桥分别向左上方，左下方平移2mm，使得桥中心向左平移，与挤压中心更接近，这样有利于金属的均匀流动，型材矩形部分的变形更均匀。同时，平移后右边分流孔变大，悬臂T形部分不受分流桥的遮挡，金属流动更趋于均匀。优化后的分流桥结构如图6所示。
3.2模具结构优化模拟结果
保持挤压工艺参数不变，根据反复的挤压过程模拟和结构参数优化，最后得到如图7所示的型材金属流速分布图。从模拟结果可以看出型材流速得到很大的改善，很接近理论平均挤压速度27.45mm/s，金属流动均匀，保证了产品质量。
4结论
借助专用的铝型材挤压模拟软件，通过挤压过程的仿真模拟既验证了传统设计的可靠性，也为铝型材挤压模具的修正和优化提供有效的参考。通过反复的修模和模拟验证，可以确定出最优的模具结构和挤压工艺参数，大大缩短了实际生产中反复修模试模的时间，有效地降低了模具生产成本，为铝型材企业模具设计提供了有价值的参考方法。
作者：李灼华 单位：青海大学机械工程学院
