在铝型材挤压过程中.由于挤压比特别大，很

难由坯料直接挤出产品，实际生产中往往采用导流

模或分流模进行预成形。坯料在挤压头作用下，首

先填充预成形模具，当金属充满预成形模具的型腔

以后，才开始流人成形模具的工作带，进行终成

形。

    图i所示为派成铝业公司的铝合金门窗型材产

品图，图2所示为产品尺寸图，图3所示为导流模

及工作带设计图.该产品**小壁厚为1. 4 mm,属于薄壁类产品.并且纵向尺寸相对较大.V材材料

为6061铝合金，捧料直径为120 mm.棒料预热温

度为480 IC，模具沮度为460 IC ,摩擦系数为0.4.

    数值模拟在1.08CPU, 1.OGRAM的PC计算

机上进行.分别采用有限元法、有限体积法一步模

拟、有限体积法分步模拟对该产品挤压成形进行仿

真.压下t为7.05 mm.得到相应的变形形状如图

4所示。在有限元计算中，由于频繁的网格重划分.

导致**终产品形状模拟结果发生严重崎变(图4

(a))。图4(b)所示为有限体积法一次模拟结果，**

小单元尺寸为1．2 mm。可以看到，有限体积法模

拟结果比有限元法光滑，但如受计算机容量限制，

网格不能划分过细，**小单元尺寸如果小于1．2

mm时会因为计算机内存不足而无法进行下去。图

4(c)为采用有限体积分步模拟法的模拟结果，在计

算中将成形过程分为两步模拟，**小单元尺寸可以

取到0．9 mm，因此其模拟结果的表面质量在3种

方法中**好。

图5所示为第1步模拟过程(该步压下量为

3．0 mm)的等效应力分布的演化过程，图6所示为

经过与第1步模拟结果的数据传递后第2步模拟过

程(该步压下量为4．05 ram)的等效应力分布的演化

情况。由成形过程图可以看到，挤出的型材纵向平

直，端面也比较平整，说明采用Euler描述的有限

体积分步模拟法可以有效地模拟薄壁型材挤压成形

问题。在预成形开始阶段，坯料和模具接触端面外

缘两边各存在着一个难变形区，这是由于受到挤压

筒、模面和坯料三方挤压造成的，因而挤压刚刚开

始时该区域应力较大。金属充满预成形模腔时，就

完成材料终成形前的预先分配。在预成形阶段由于

成形相对容易，大量金属流入预成形导流模腔，变

形主要集中于坯料顶端与导流模模口相接触的边沿

区域，因而该区域应力也相对较大。铝材经过预成

形后开始进入到终成形平面模工作带部分，由于平

面模模口狭长，金属的流动变得十分困难，因而工

作带处材料的应力**大，在实际成形中工作带处模

具的磨损也**为严重。