展翔模具：散热器型材挤压模具的数值分析

铝型材具有比强度高、外形美观、耐腐蚀、易于回收等优点，被广泛应用于建筑、铁路运输、航空航天及通信等领域。铝制散热器是由6063铝合金挤压、焊接或组装而成，已成为现代生活中逐步取代其他散热器产品的首选品种。Altair公司的HyperXtrude是一款模拟挤压工艺、指导挤压模具设计的专业软件，HyperXtrude可以模拟金属或聚合物（如橡胶、塑料）在挤压成型工艺中材料经历的复杂塑性变形、材料流动和传热过程[1]。本文选取实际生产中的一套模具为例，采用基于ALE算法的HyperXtrude软件，模拟金属在模具中的流动，分析了该模具在挤压过程中可能会遇到的问题。

问题的描述

本文研究的散热器型材，外形尺寸较大，壁厚差大，扁宽形，左右不对称。散热片之间通过牙形咬合装配,对成型精度要求高，其生产难度较大。该产品主要应用于空调上的散热，它具有散热面积大，风冷散热性能优良，外形符合其散热空间的大小的特点。如图1a所示为初次试模的料头。初步判断，型材两边流速快，带螺丝孔的地方流速也较快，中间两条筋位稍慢，导致型材不能很好的成型。图1b所示为试模挤压出来的中段料，经过拉伸矫直后，型材达不到装配要求。图1c所示为型材的装配要求，要求水平度为180。可见，型材存在的主要问题是形状及尺寸公差问题。

传统的型材挤压模具设计主要依靠工程类比和设计经验，造成大量人力与物力的浪费，而且严重影响生产效率和产品质量。将数值模拟技术引入挤压模具设计中，通过在计算机上模拟试模，数值仿真的方法可以模拟实际的挤压过程，得到速度、温度、应力和应变等现场难以测量的物理量，由此可以判断型材产品有无扭拧、弯曲、波浪等缺陷，从而评价工艺及模具结构设计是否合理，及时修改工艺和设计参数，代替费时费力的试模及返修过程。