503 Altair InspireExtrudeMetal金属挤压仿真_v2023

设计创新产品的挑战

为性能而设计
力量、速度、质量

可持续发展设计
新材料，减少，再利用和回收

经济实惠的设计
产品成本、维护、保修

Injection Molding

Sheet Metal Forming

Metal Extrusion

3D Printing

Casting

Polyurethane Foaming

铸造

冲压

注塑

挤压 ( 金属、聚合物、 RTM )

PU 发泡

增材

高度集成的 Altair 仿真解决方案、设计出高性能且可制造的产品

挤压工艺

仿真工具

简捷

易用

精确

经济

发现问题、改善设计，从而提高效益和

产品质量

Note: Altair Inspire Extrude Metal is powered by Altair HyperXtrude ™ and Altair OptiStruct ™ solvers

模具设计

模具制造

模具试制

产品挤压

解决问题所需成本

传统方法

纠错次数

复杂的型材形状（厚度差异大）

新的合金材料

Inspire Extrude 快速准确地预测型材的变形趋势

波纹面薄壁实心型材

变厚度薄壁实心型材

大厚度空心型材

复杂截面空心型材

初始设计方案的评估

调整工作费时、费力、增加开发成本

Inspire Extrude 通过工作带的自动优化功能来保证挤压过程流动的均匀性

Inspire Extrude 支持具有不同工作带起始线的模具

通过定义不同的起始线来实现

通过 Bearing Start Curve 功能 , 提取该曲线，保证与该工作带终止线具有相同的标识名

e.g. if the corresponding bearing curve name is “BearingCurve_3” then the start bearing curve name should be “Bearing Start Curve_3”

Bearing

Pocket 1

Bearing Optimization

优化迭代

初始工作带 , 型材变形

优化工作带 , 型材变形

优化迭代

初始工作带

优化后的工作带

Billet skin

型材包含前后两根棒料的部分 — 不合格产品（废料）

准确预测横向焊合长度、较少废料

Inspire Extrude 可以准确地预测横向焊合缺陷

指导重新设计分流孔、焊合室

Profile-A

Profile-B

Y

X

仿真结果

试验结果

Y

X

仿真结果

试验结果

Time 3.5 sec

Time 4.7 sec

实际生产中焊合缺陷的预测费时费力，导致产品的失效

多因素缺陷 —- 焊合室的设计、工艺参数的制定

Inspire Extrude 可以帮助用户准确地预测焊合位置和强度，指导模具的设计修改

流动轨迹线

焊合位置

焊合强度

Weld Surface

Weld Strength

参数化驱动的平模创建

通过鼠标点击和参数输入，创建模具。支持模型创建历史树，这是 Inspire 中的强大工具

晶粒组织直接关系型材本身的质量、强度

晶粒组织的分布和晶粒大小

工艺参数

合金种类

模具设计

Inspire Extrude 可以预测挤压产品的晶粒大小、帮助用户改进工艺、模具设计

Ref: Hugh J. McQueen and W.J. McGregor Tegart , “The deformation of metals at high temperatures”, Sci. Am.,232[4], 116-125.

模具早期失效导致生产效率低下

挤压过程的循环应力和模具变形导致模具早期失效

Inspire Extrude 协助用户发现模具的高应力区域

挤压过程中，模具变形影响型材的几何尺寸精度

Inspire Extrude 耦合结构求解器

模拟模具变形的同时，也考虑模具变形对金属流动的影响

借助仿真工具，提高模具寿命的同时还可以改善型材质量

New design Die life – 100 billets

Initial Die life

– 10 billets

Peak Stress 2750 MPa

Peak Stress 1125 MPa

在金属挤压中，挤压力引起的模具变形比热应力更占主导地位。现在，用户可以在分析中忽略热应力 .

用户现在可以为每个模具组件指定参考温度，这将提高热应力的计算精度性。

普通式模具结构

蝶形模式模具结构

沉桥降压式模具结构

等温挤压有助于生产均质型材

通过梯温控制实现

Inspire Extrude 轴向、径向和侧向梯度控制

棒料起始状态分析

有助于实现等温挤压过程

自动生成挤压分析报告

PDF 格式（目前仅英文），包含详细结果：文字、图片和动画形式

挤压过程各截面流动相关结果

压力变化图

温度、速度变化图

各截面流量结果

挤压效率 .

产品和模具设计师以及 CAD 分析人员

客户应用分享

型材断面

蝶形模具

普通式模具结构

蝶形模式模具结构

沉桥降压式模具结构

料头变形趋势

普通式模具结构

蝶形模式模具结构

沉桥降压式模具结构

相对出口速度差

普通式模具结构

蝶形模式模具结构

沉桥降压式模具结构

型材温度

524.94℃ ～ 537.21℃

521.34℃ ～ 536.55℃

522.45℃ ～ 537.24℃

挤压力

通过以上的模拟结果数据分析，沉桥降压式模具结构设计方案是最佳方案。沉桥降压式模具结构总体上没有问题，但从位移云图和相对出口云图观察，铝型材断面的两条长边稍微偏慢了一些，我们根据这些分析结果进一步优化了模具的局部结构。

利用 Inspire Extrude “自动工作带优化”的功能，计算出比较合理的工作带长度，具体如下：

模具结构优化后，重新进行模拟分析，

其结果如下：铝型材出料比较均衡，相对出口速度差异也大大降低

（由原来的 -12.87 ％～ 4.53 ％降低到 -1.77 ％～ 0.97 ％）

模具结构优化后的料头变形

模具结构优化后的相对出口速度差异云图

实际模具和挤压型材

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