基于UG的铝型材挤压模具CAD设计系统

基于UG的铝型材挤压模具CAD设计系统作者：廖培根，方刚，曾攀，吴锡坤，梁奕清，LIAOPei-gen，FANGGang，ZENGPan，WUXi-kan，LIANGYi-qing作者单位：廖培根,方刚,曾攀,LIAOPei-gen,FANGGang,ZENGPan(清华大学机械工程系,北京,100084)，吴锡坤,梁奕清,WUXi-kan,LIANGYi-qing(广东兴发铝业有限公司,广东,佛山,528061)刊名：锻压技术英文刊名：FORGING&STAMPINGTECHNOLOGY年，卷(期)：2008，33(4)被引用次数：2次参考文献(4条)1.吴锡坤铝型材加工实用技术手册20062.黄翔.李迎光UG应用开发教程与实例精解20053.夏天.吴立军UG二次开发技术基础20054.甘春雷.王孟君.彭大暑挤压分流模CAD关键技术的研究[期刊论文]-铝加工2003相似文献(10条)1.期刊论文李积彬.伍晓宇.刘科胜.李建勋.许楚武.梁昆铝型材挤压模具的3D优化设计-机械设计2000,17(6)详细分析了铝型材挤压模具设计的特点和铝型材挤压分流模具和平模的结构特征,根据铝型材挤压模具的制造加工工艺技术和铝型材挤压模具设计步骤,用C语言编写了铝型材挤压模具参数设计的程序,以流程图的形式详细引导铝型材挤压模具的设计过程;以人机对话的形式实现铝型材挤压模具参数的优化设计.2.会议论文沈丽如.铁军.董玉英.谢峰.徐丽云.李炯.谭军.陈克茂.陈洪再.洗明伟.吴锡坤.陈小砚铝型材挤压模具离子注入表面强化2001铝型材热挤压模具的磨损、润滑和使用寿命短等问题直接影响着铝加工行业中铝产品的质量和厂家的经济效益.我院与广东兴发铝型材厂合作,将离子注入技术应用于铝型材生产,对铝型材挤压模具进行了表面改性处理.51只离子注入改性后的模具在线实验表明:模具总的中间使用寿命平均提高了140﹪,同时改善了铝型材的表面光洁度,减少了模具的拆卸、修整次数和降低了生产工人的劳动强度.3.学位论文倪正顺铝热挤压模具热力耦合数值分析与结构优化设计研究2006挤压铝型材具有重量轻、强度高、造型美等特点，在航空航天、交通运输、建筑装潢等领域得到了广泛应用。热挤压模具是实现铝型材热挤压工艺最重要的部件，不仅决定型材的几何形状、尺寸精度和表面状态，而且还影响挤压力及型材的组织性能。热挤压模具工作时承受长时间的高温、高压、高摩擦及局部应力集中等的作用，其体内应力分布不均匀，极易发生模桥开裂、舌芯偏移或断裂、局部变形等形式的失效，因此热挤压模具的使用寿命一般都很低，成为进一步提高铝型材质量和生产效率的障碍。我国是铝型材生产大国，年耗模量超过30万套，由于模具寿命低带来的直接或间接的经济损失巨大。理论研究和实践经验表明：模具的失效与模具工作时的温度及其分布、铝合金与模具表面之间的摩擦、模具结构等因素密切相关，而传统的铝型材热挤压模具结构设计和强度校核，对于热挤压过程中模具温度、模具局部结构尺寸及坯料与模具之间的摩擦等因素对模具体内应力分布状态及应力集中程度的影响的分析，还留有诸多问题有待进一步解决，目前模具使用寿命仍然偏低。随着传热学、弹塑性、热弹塑性、优化设计等理论和计算机数值分析技术的发展，通过建立热挤压模具在实际物理工况下的热力耦合模型，并采用数值计算方法对模具的应力应变场进行精确的分析计算，可以更为细微地了解模具体内应力、应变的实际分布状况，为模具强度计算和分析提供真实可靠的数据，从而发展模具强度分析方法，充实模具结构优化设计的依据，改善模具体内应力应变分布状态，降低最大等效应力值，达到大幅度提高模具的承载能力和使用寿命的目的。本文以典型热挤压模具为研究对象，以提高模具使用寿命为研究目的，以热挤压模具温度场、热应力场、热力耦合应力场和结构参数优化设计为主要研究内容，以湖南省自然科学基金项目“热挤压模具强度分析与优化设计研究”等5个科研项目为研究支撑，采用理论分析和数值模拟相结合的方法，对热挤压模具进行了热力耦合数值分析和结构参数优化设计，取得的研究成果如下：1．基于传热学、弹塑性和热弹塑性等理论，建立了热挤压模具的温度场数学模型和热应力场数学模型，根据实际物理工况确定了模具工作时的边界条件，利用有限元法计算了模具的温度场和热应力场，为研究模具在不同温度条件下的应力状态奠定了基础。2．对热挤压模具的三维实体造型技术进行了研究。以ANSYS为开发平台，以ANSYS软件的APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)参数化设计语言为开发工具，开发了平面分流组合模三维参数化实体造型系统。3．对方管铝型材热挤压模具进行了全面的强度分析，获得了模具内部各点处的等效应力、等效应变等力能参数及其分布规律。并查明：在模桥与模芯结合处应力集中现象突出，疲劳裂纹从此处产生，这与实际失效现象完全吻合。研究了热挤压模具主要结构参数对模具体内最大等效应力的影响，获得了最大等效应力随模具结构参数值变化的规律曲线。4．建立了含温度载荷、坯料与模具表面之间的摩擦载荷、挤压力载荷耦合作用下的模具强度分析、结构参数优化设计和模具几何造型于一体的模具优化设计系统，运用此系统对方管铝型材热挤压平面分流组合模的上模厚度、分流孔半径、模桥锥角等结构参数进行了优化。优化后的模具结构与原结构相比，最大等效应力下降了32.2％，同时应力分布均匀性也得以改善，从而提高了模具工作时的承载能力和使用寿命。5．利用本文所开发的铝型材热挤压模具优化设计系统对双孔铝型材和多边形铝型材热挤压平面分流组合模的主要结构参数进行了优化。优化后的模具结构与原结构相比，最大等效应力下降了36.4％，最大等效应变下降了32.0％。研究结果应用于南方某铝型材加工厂，获得了与计算一致的效果。本文的研究成果将实现模具在实际物理工况下的精确强度分析和模具结构参数优化设计，有助于铝型材热挤压模具的设计摆脱传统的“试错”模式，为实现铝型材热挤压模具的计算机辅助设计/分析/优化一体化奠定了基础。4.期刊论文刘静安.邵莲芬.LIUJing-an.SHAOLian-fen铝型材挤压模具技术的新进展及提高模具使用寿命的途径-有色金属加工2002,31(6)模具在铝型材挤压过程中具有十分重要的作用,是实现型材高产、优质、低成本、高效益的关键技术.本文详细地分析了铝型材挤压模具技术的发展方向,介绍了几种典型的型材模具新结构方案以及提高模具质量和使用寿命的主要途径.笔者认为,提高铝型材挤压模具质量和使用寿命是一项十分复杂而技术含量很高的系统工程,必须从诸多方面进行艰苦工作才会收到成效.5.期刊论文郑军.傅建.李冬.刘传璞铝型材挤压模具优化设计现状和趋势-四川工业学院学报2003,22(1)简要叙述了铝型材挤压模具设计现状和趋势,说明了数值模拟在铝型材挤压模具设计优化中的意义,并针对国内外对此所做的工作,提出了一些粗浅看法.6.学位论文韦林基于CAE技术的铝型材挤压模具疲劳寿命仿真分析2008随着中国经济建设的高速发展，建筑铝型材和工业铝型材得到广泛的应用。挤压模具对铝型材挤压生产非常重要，消耗量很大，模具的成本占挤压生产成本的30％—40％。研究和生产实践证明，疲劳破坏是挤压模具失效的主要原因之一，因此开展疲劳研究有着重要意义。在产品设计阶段采用有限元计算机模拟仿真技术可对模具失效和寿命问题进行广泛而深入的研究。本文阐述了疲劳分析及挤压模具设计的研究现状，运用铝型材挤压模具的设计理论及经验，结合铝型材挤压设备性能参数，设计出平面分流模具基本结构尺寸，并以UG为工具初步生成挤压模具的三维模型。进而在有限元法以及疲劳分析的理论基础上建立挤压模具的有限元模型，运用有限元分析MSC．Patran/Nastran软件进行了静强度分析，得到型材模具的应力分布状况。根据挤压模具的工作特点确定运用全寿命疲劳理论的方法对其进行疲劳分析，在分析过程中根据挤压过程中挤压载荷的变化运用MSC．Fatigue软件生成了挤压载荷曲线，根据模具材料4Cr5MoSiV1的相关力学性能参数生成了分析所需的S—N曲线，为模具的疲劳寿命分析做好了准备。最后以模具的静应力分析结果为基础，运用有限元分析软件MSC．Fatigue对挤压模具疲劳寿命进行了预估。模具寿命分析结果显示出：在挤压生产过程中，全挤压力的各个分量对模具各结构部位产生的疲劳破坏作用是不相同的，本模具的薄弱部位在工作带处。这一疲劳分析结果对进一步进行模具优化设计具有一定的指导意义。7.期刊论文李积彬.马健哲.刘载德铝型材挤压模具UGⅡ的3D交互式设计技术开发-轻合金加工技术2002,30(1)采用UGⅡ的三维建模技术和Visua1C++,利用UG/OPENAPI开发了铝型材挤压模具的CAD系统,实现了普通铝型材挤压模的三维CAD设计.8.期刊论文李积彬.伍晓宇.马建哲.曾金康.罗捷旋.刘再德.LIJi-bin.WUXiao-yü.MAJian-zhe.ZENGJin-kang.LUOJie-xuan.LIUZai-de基于UGⅡ软件的铝型材挤压模具的3D设计-有色金属加工2002,31(1)本文采用UGⅡ的三维建技术和VisualC++,利用UG/OPENAPI开发了铝型材挤压模具的CAD系统,实现了普通铝型材挤压模的三维CAD设计.9.学位论文罗超铝型材挤压模具智能设计及关键技术研究2004本文结合铝型材挤压特点，将基于知识的工程(Knowledge-basedEngineering，KBE)方法引入型材挤压模具设计，在基于知识工程的铝型材挤压模具智能设计系统框架内，对型材挤压模具智能化设计方法进行了研究，在分析弹塑性有限元法和有限体积一步模拟法基础上，提出了薄壁型材挤压过程的有限体积分步模拟技术，并对数值模拟与人工智能技术相结合的工作带优化方法进行了的研究。分析了铝型材挤压产业的发展状况及面临的问题、型材挤压成形研究现状；针对知识经济条件下的先进制造技术与产品创新设计理论体系，研究了智能技术的发展状况，介绍了KBE技术的产生、发展和应用情况；提出了将KBE技术引入型材挤压模具设计。对KBE技术进行了较深入的研究，给出了KBE的定义和内涵，从几何适用性、知识表现形式、知识管理方法、自学习能力等方面分析了KBE技术与传统专家系统的区别；研究了知识表示、知识推理、知识获取和繁衍等KBE关键技术。提出了型材产品特征模型及挤压模具设计要素特征模型的构造方法；采用面向对象的知识语言AEKL实现了知识框架的描述，对设计知识集成建模技术及知识推理的实现技术进行了研究，并通过AEPCRL知识语言实现了型材挤压事例检索的方法。在分析有限元法和有限体积法模拟薄壁铝型材挤压成形不足之处的基础上，采用有限体积分步模拟方法来仿真薄壁铝型材的挤压成形过程，一方面可以避免网格再划分难题，另一方面可以有效解决有限体积一步模拟方法所面临的计算机资源不足的问题，通过减少每一步计算中Euler网格的覆盖区域达到细化网格的目的，获得更为准确的模拟结果，解决了薄壁型材挤压难以模拟的问题。提出了改进的BP神经网络、遗传算法和数值仿真相结合的铝型材挤压模工作带长度优化方法。将型材截面划分单元，由正交试验法得到单元工作带长度值作为网络训练样本的输入值，模型目标值为变形后质点速度均方差。采用基于有限体积法的数值仿真技术获得样本目标值。模型的全局优化解由遗传算法求得。利用该方法不仅可以实现工艺参数优化，而且可以显著减少了在设计过程中数值模拟的工作量。研究了铝型材挤压模具设计KBE系统框架。以Autodesk公司的AuotCAD软件为开发平台、AutodeskObjectARXAPI为开发工具，建立了铝型材挤压模具智能设计KBE系统KBAES，通过典型实例在KBAES系统的运行及相应的模孔布置、工作带设计、模具强度校核、挤压机及挤压筒等设计结果，验证了系统的有效性，并实现了与数值模拟的有机结合。10.会议论文赵云路.刘静安空心铝型材挤压模具优化设计2006本文主要介绍了空心铝型材挤压模具优化设计，包括无缝圆管挤压模具设计。并介绍了平面分流组合模的特点、结