鋁型材擠壓模二次開發CAD系統與應用

李灼華（青海大學機械工程學院，青海西寧，810016）

鋁型材擠壓模二次開發CAD系統與應用

李灼華
（青海大學機械工程學院，青海西寧，810016）

根據鋁型材擠壓模的結構和設計原理，創建了鋁型材導流模和平面分流模CAD系統的構架模型。利用UG/OPEN API接口和UG/OPEN GRIP語言，開發出基于UG的鋁型材擠壓模設計系統。經驗證，用戶用該系統可以便捷地設計出三維的鋁型材擠壓模，為企業縮短模具設計時間和提高生產效率提供實用參考。

平面分流組合模；導流模；對象模型技術；二次開發

鋁型材已經廣泛用于民用、建筑、交通運輸、航天航空等領域，但鋁型材擠壓模的設計對工程經驗依賴性很強。必須經過試模，修模，再試模的反復過程方可設計出合理的擠壓模，無疑造成人力財力的浪費。因此，研究零試模的鋁型材模具設計制造成為當今鋁型材加工企業的追求目標。本文運用對象模型技術的方法，依托UG軟件，利用其自帶API和GRIP語言功能，開發出一套適合鋁型材導流模和平面分流組合模設計的CAD系統，為企業提供實用的技術參考。

1 鋁型材擠壓模CAD系統的設計

運用OMT方法，根據鋁型材擠壓模具設計的原理和結構特點，將鋁型材擠壓模按照導流模和分流模的結構類型進行劃分，創建鋁型材擠壓模CAD系統的操作模塊：截面圖形模塊， 模具外形模塊、導流腔模塊、分流孔模塊、焊合室模塊、模孔模塊、區段模塊、工作帶模塊和空刀模塊等，設計鋁型材擠壓模CAD系統功能模型。

2 鋁型材擠壓模CAD系統的實現

2.1系統用戶界面功能實現

按照鋁型材擠壓模設計流程來創建該系統的用戶界面。用UG/OPEN MenuScript創建用戶菜單界面，用UG/OPEN UIStyler創建系統功能對話框。如圖1所示為所開發的擠壓模CAD系統的菜單。用戶可以通過調用菜單命令完成對應的模塊設計。

圖1　 系統菜單

2.2 模具外形模塊功能實現

根據產品截面形狀，系統自動獲取截面信息經計算后確定模具外形最大尺寸，按照工程經驗選用圓柱形。

2.3導流模模塊的實現

模具外形確定后，根據仿形原理確定導流腔形狀，選擇深度，利用系統命令，完成導流腔的創建。模孔是型材成形的流經的必由出口，根據產品截面形狀，根據經驗公式計算出模孔尺寸。工作帶是鋁型材產品成形的關鍵部位，決定擠壓過程金屬流動的均勻性，影響型材的質量，該系統將工作帶經驗公式編入系統，根據所輸入產品截面信息，將工作帶區域進行區段劃分，然后成形。但模孔區段的劃分依賴于工程經驗，很難自動化操作，所以大多是通過交互對話框由設計人員手動完成，通過其特征模塊類函數調用最后選擇劃分好的區段，系統自動生成工作帶和空刀結構。

2.4平面分流模組合結構設計

圖2　 分流孔特征對話框

2.4.1上模結構設計

首先，模具外形確定后，根據型材特點和工藝計算，經驗確定分流孔形狀、數目及分流比，通過分流孔模塊特征參數對話框完成分流孔的創建，如圖2為分流孔特征創建對話框。其次，確定分流橋寬和橋高，一般按照經驗選取橋寬；分流橋高一般與上模高度相同。最后是模芯的選擇，按照型材結構特點經驗選取，完成模芯結構的創建，使模芯的形心和模具中心重合。

2.4.2下模結構設計

首先，設計焊合室。根據其結構抽取特征參數，利用API回調其特征參數自動創建。其次，創建模孔，根據鋁型材擠壓變形規律，輸入變形收縮率，系統自動完成數據傳遞和模孔尺寸計算。第三，工作帶的創建，其原理同導流模，因分流組合模生產的大多是空心復雜型材，所以模孔區段的劃分依然是設計關鍵。

2.5模具設計與實驗

在UG建模界面進入鋁型材擠壓模CAD系統模塊，設計50×40mm，厚2mm的矩形管的擠壓模具。首先輸入矩形管截面信息，系統會自動計算模具最大外徑尺寸，并確定模具外徑；其次，根據擠壓模具結構設計流程，選擇所對應的模塊依次可到如圖3所示的矩形管擠壓模。

實驗驗證得知，設計人員利用該軟件可以便捷地設計出所需擠壓模結構，且用戶可以通過特征參數完善修改模具結構。

另外，將所設計的模型可以導入到相關CAE分析軟件中進行模擬，可以更高效地驗證模具結構。大大的縮短了模具設計時間，具有很強的生產參考價值。

3 結論

通過以上研究與開發實現了如下功能：

（1）根據鋁型材擠壓模具結構和設計原理，依托UG開發出鋁型材擠壓模CAD系統。經驗證，用戶利用該系統可以便捷地設計

圖3　矩形管擠壓模結構

所需的空心類或者實心類的鋁型材擠壓模具，節省設計時間，提高了生產效率。

（2）該系統對于復雜內腔的鋁型材產品擠壓模工作帶部分的智能化創建還需要進一步研發。

（3）該系統的設計的模具結構的合理性，可以借助CAE模擬軟件進行優化，此系統將會更完善，有待于深層次的開發研究。

［1］ 謝增厚.應用平面分流模導流成形技術的新式擠壓模［J］.輕合金加技術，2004，32（12）：27～29.

［2］ 傅立軍.三位鋁型材擠壓模的CAD系統和參數優化研究［D］.南昌：南昌大學.2003

［3］ 李積彬，伍曉宇，毛大恒，等.鋁型材擠壓模具3D設計CAD/CAE實用技術［M］.北京：冶金工業出版社.2003. 30～43.

［4］ 陳澤中.鋁型材擠壓CAD/CAE/CAO技術［D］.南昌：南昌大學（博士）， 2002.

Secondary development CAD system and application of Aluminum extrusion mould

Li Zhuohua
（The mechanical department of Qinghai university，XiNing QingHai，810016，China）

According to the principle of Aluminum profile extrusion die，it found the whole extrusion CAD framework for Aluminum diversion mould and porthole extrusion die.Using UG/OPEN API and UG/OPEN GRIP function to develop the extrusion die design system of Aluminum profile.it proved that the user could easily design the parametric Aluminum profile extrusion die by this system，which was a practical reference for the enterprise to reduce time of design mould and improve the production efficiency.

porthole extrusion die；diversion die；object model technology；secondary development