鋁型材擠壓是指將鋁合金高溫鑄坯通入專用模具內(nèi)，在擠壓機(jī)提供的強(qiáng)大壓力作用下，按給定的速度，將鋁合金從模腔中擠出，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的鋁合金擠壓型材。鋁型材擠壓成型過程非常復(fù)雜，除了圓形和圓環(huán)形截面鋁型材的擠壓屬于二維軸對(duì)稱問題外，一般而言，其它形狀的鋁型材擠壓屬于三維流動(dòng)大變形問題。

因此，擠壓模具的設(shè)計(jì)制作質(zhì)量和其使用壽命就成了擠壓過程是否經(jīng)濟(jì)可行的關(guān)鍵之一。合理的設(shè)計(jì)與制造能大大延長(zhǎng)模具壽命，對(duì)于提高1生產(chǎn)效率、降低成本和能耗具有重要意義。目前，我國(guó)型材擠壓模具設(shè)計(jì)基本上還停留在傳統(tǒng)的依靠工程類比和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的積累上。而實(shí)際上，鋁型材斷面越復(fù)雜，其擠壓變形的不均勻性就越顯著，從而造成新設(shè)計(jì)的模具很難保證坯料一次性的均勻流出，導(dǎo)致型材因扭擰、波浪、彎曲及裂紋等缺陷而報(bào)廢，模具也極易損傷，必須經(jīng)過反復(fù)試模、修模才能投入正常使用，造成資金、人力、時(shí)間、資源等方面的浪費(fèi)。

因此，隨著鋁型材產(chǎn)品不斷向大型化、扁寬化、薄壁化、高精化、復(fù)雜化和多用途、多功能、多品種、長(zhǎng)壽命方向發(fā)展，改進(jìn)傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已成為當(dāng)前鋁型材工業(yè)發(fā)展的迫切需求。鋁型材擠壓模CAE技術(shù)是利用CAD中建立的擠壓產(chǎn)品模型、結(jié)合擠壓工藝與控制參數(shù)、完成其成形過程分析和相應(yīng)模具優(yōu)化設(shè)計(jì)的一種數(shù)值技術(shù)。
具體做法為:在擠壓模初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)事先擬定的工藝試驗(yàn)方案，利用計(jì)算機(jī)仿真整個(gè)擠壓成形過程，獲得擠壓變形體內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、流速等物理量分布，以及擠壓各階段的壓力、溫度、速度等工藝參數(shù)變化情況;確定擠壓模工作帶斷面和分流孔、焊合腔、導(dǎo)流槽等模具結(jié)構(gòu)對(duì)成形鋁材流動(dòng)的影響，模具使用過程中可能出現(xiàn)的變形、塌陷、崩刃、裂口、磨損、”粘著”和疲勞等缺陷及其位置;提出分析報(bào)告并向設(shè)計(jì)人員推薦合適的擠壓條件，設(shè)計(jì)人員再根據(jù)CAE分析結(jié)果修正模具設(shè)計(jì)方案。

CAE分析可以輸出重要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，如壓力分布、溫度、剪切速率、剪切應(yīng)力、速度等，設(shè)計(jì)者可由CAE獲取諸如充填模式、熔合紋與氣穴的位置、注射壓力和鎖模力大小、纖維取向、冷卻時(shí)問、最終成型情況等信息。作為一種設(shè)計(jì)工具，CAE能夠輔助模具設(shè)計(jì)師優(yōu)化流道系統(tǒng)與模具結(jié)構(gòu)，協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計(jì)師從工藝的角度改進(jìn)產(chǎn)品形狀、選擇最佳成型性能的塑料，幫助模具制造者選擇合適的注射機(jī)，指導(dǎo)模塑工程師設(shè)置合理的工藝條件。

經(jīng)過數(shù)次反復(fù)，直到模具設(shè)計(jì)方案滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品質(zhì)量要求為止。這實(shí)際上是將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的”試模-修模-試模”過程轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)上完成，以部分替代模具設(shè)計(jì)制造過程中費(fèi)時(shí)費(fèi)事的試模工作，從而減少該階段的材料和能源消耗，降低生產(chǎn)成本，并據(jù)此設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的鋁型材擠壓模具。

雖然CAE技術(shù)已在鋁型材擠壓模具設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域得到了某些成功的應(yīng)用，但真正面向模具工程師的應(yīng)用卻很少。這主要是由于目前國(guó)內(nèi)外還沒有專門針對(duì)鋁型材擠壓模開發(fā)的CAE軟件，所以，當(dāng)模具工程師借助一些通用或?qū)Ｓ肅AE軟件(如ANSYS/LSDYNA、MARC/AutoForge、Deform等)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)方案和模具結(jié)構(gòu)分析時(shí)，除要求使用者具備扎實(shí)的擠壓工藝和擠壓模設(shè)計(jì)制造專業(yè)知識(shí)、熟悉擠壓模各零部件在耦合場(chǎng)環(huán)境中的工作狀況外，還要求他對(duì)數(shù)值模擬技術(shù)及相應(yīng)有限元分析方法必須有較深入的了解，這對(duì)于工作在生產(chǎn)第一線的工程技術(shù)人員而言是比較難的，這也是CAE技術(shù)在擠壓模具行業(yè)中得不到廣泛應(yīng)用的重要原因之一。