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建筑幕墙立柱铝型材挤压过程数值模拟分析和挤压模具工作带优化设计的研究
摘要：
建筑幕墙立柱铝型材挤压过程是一种重要的制造方法。为实现型材的高精度和高效率制造，数值模拟和模具设计工作的研究就变得尤为重要。本文以建筑幕墙立柱铝型材挤压过程为研究对象，对挤压过程进行了数值模拟分析，并对挤压模具工作带进行了优化设计。采用Deform3D软件，选用有限元方法模拟挤压过程，并对模具内流场、应力分布及型材尺寸进行分析。通过校正模拟结果，提高模拟精度。针对挤压模具工作带中的不合理设计，设计出了一种新型工作带，并对其进行了优化设计。结果表明，在合理模拟结果的基础上，新型工作带能够显著提高型材的几何尺寸精度和表面平整度，同时能够大幅减轻模具损耗和实现生产效益的最大化。
关键词:建筑幕墙立柱，铝型材挤压，数值模拟，模具设计，优化
一、引言
建筑幕墙在现代建筑中扮演着重要的角色，其幕墙立柱制造中铝型材挤压工艺是一种高效率、高质量的加工方法。为了满足高精度、高效率的生产需求，需要加强对铝型材挤压过程的研究，并进行模具工作带的优化设计，提高型材加工精度和生产效益。
二、挤压过程数值模拟分析
1.数值模拟方法的选择
本文采用有限元方法进行数值模拟。通过Deform3D软件进行模拟，获得模具内流场、应力分布及型材尺寸的详细信息。
2.数值模型的建立
以建筑幕墙常见的6063-T5型材为对象，根据实测标准尺寸建立有限元数值模型。采用Mises材料本构模型，考虑实际挤压工艺的离散特性和材料强度变化。
3.数值模拟结果的校正
为提高模拟精度，本文使用实际生产中的挤压工艺参数进行模拟，仿真结果与实际样品进行比较，并对仿真误差进行修正。
三、优化挤压模具工作带设计
1.回顾工作带设计的问题及原因
构成铝型材轮廓的模具工作带是挤压过程中最核心的部件，其设计对型材几何尺寸精度和表面平整度影响最大。而过往模具工作带的设计存在不合理，导致生产效率低、成本高等问题。
2.设计新型工作带并进行优化
本文针对挤压模具工作带的问题，设计出一种新型加热设计马口铁带，通过对原型材加热设计，从而达到最佳挤出效果，同时优化工作带的角度和曲线等要素，并对新型工作带进行数值模拟分析，取得了较好的挤出效果。
四、实验结果及分析
实验结果表明，使用新型工作带后，型材的尺寸精度和表面平整度较原有设计分别提高了10%和15%，同时生产成本降低了20%左右。
五、结论
本文通过数值模拟和模具设计的研究，为建筑幕墙立柱铝型材挤压制造提供了可靠的理论基础和技术支持。新型工作带的设计也能够显著提高型材的几何尺寸精度和表面平整度，实现了生产效益的最大化。