目前，我国的铝合金空调罩型材加工企业在挤压工艺制订和挤压模具设计过程中，很大程度上依靠设计人员的经验，导致模具设计周期长、成本高，且产品质量得不到保证。因此研究铝合金空调罩型材挤压过程的机理和金属流动规律，进而为工艺和模具设计提供理论引导，就显得尤为紧张。
通过研究发现目前铝合金空调罩型材中的实心型材多采用有限元法和有限体积法，而针对空心型材的数值模仿研究很少。因此研究空心型材挤压过程的数值模仿方法对于合理设计挤压工艺和模具结构、削减试模时间和进步型材质量都具有十分紧张的意义。
本文以矩形管铝合金空调罩材的挤压为例，分别采用有限元法和有限体积法进行数值模仿，分析两种方法对于空心型材挤压模仿的可行性和模仿精度。
数值建模与模仿效果对比分析
矩形管尺寸60mm×20mm，壁厚3mm（见1），坯料选择Al6063合金，尺寸170mm×50mm，初始温度为480℃，模具材料H13，预热温度为450℃。
1矩形管铝合金空调罩材形状
对于矩形管挤压过程的有限元模仿，采用DEFORM-3D模仿软件，有限体积模仿则采用MSCSuperforge软件。行使pro/E建立模具三维几何模型如2所示。
（a）上模实体模型（b）下模实体模型
2矩形管挤压模具三维模型
在保证挤压进入稳固状况的前提下关键词优化，有限元和有限体积模仿中均设置凸模压下量为38mm；有限元模仿时初始步长增量设置0.3mm，3030工业铝合金空调罩型材网格尺寸1.5mm，局部细划网格尺寸1mm；有限体积模仿时划分网格尺寸为2mm。选取摩擦因子为0.33，凸模速度为2mm/s。
（a）压下量18mm；（b）压下量26mm；（c）压下量28mm3矩形管挤压过程有限元模仿
3为矩形管挤压过程有限元模仿效果，模仿在凸模压下量28mm处制止。
从模仿效果可以看出，在挤压材料流入分流孔的过程中，模仿过程进展顺利，挤压件外观质量较好（见3（a））。
当变形材料流入焊合室以后，模仿计算变得比较困难，必要频繁的网格重划，所需模仿时间明显增长，模仿效果精度降落，但模仿仍然可以有用进行（见3（b））。
当变形材料进入工作带时，模仿过程变得非常困难，几乎每经过一步模仿就必须重新划分网格，体积损失紧张；在焊缝处，因为频繁的网格重划，相邻分流孔内流出的金属无法焊合在一路，甚至出现体积缺失的情况，仿真效果已经紧张失真，难以继承进行下去（见3（c））。
对比3（b）和3（c）可以看出，因为有限元方法对此矩形管材的挤压模仿由于长宽不等而无法避免金属网格节点的自焊合题目，且该模型使用的是四个分流孔，所以其1/4模型总是存在两股料流在焊合室接触重新焊合的题目。分析缘故原由是：
①矩形管挤压为大变形挤压题目，有限元模仿过程中，因为网格畸变紧张，必要频繁的网格再划分，每次网格划分都存在几何上的近似，即每次划分的新网格与旧网格总是存在肯定的差异，当几个模仿步骤内划分次数较多时，几何外形就会发生较大差异。
从模仿出错时的网格4可以看出，焊缝处的三角平面上的每一条边并不是由两个三角平面共享。这就意味着在现实模仿中，外观上变形材料充满了焊合室完全焊合，现实照旧两股料流，在后面的步骤里可见断裂，导致计算失真制止。
4有限元法模仿出错时网格
②每次网格划分后，边界节点与模具边界的接触条件也响应地进行了重新确定，频繁的网格划分引起的几何外形的转变会导致部分边界节点并没有发生真正的接触，而边界节点的接触条件是导致模仿效果（分外是变形体几何外形的模仿效果）失真的重要因素。
此外，3（c）透露表现凸模行程为28mm时的模仿效果，从模仿开始到3（c）透露表现的位置，总计模仿时间50h，网格重新划分了92次。因此，3030工业铝合金空调罩型材无论是模仿精度照旧运算服从，有限元法都不是模仿矩形管铝合金空调罩材挤压过程的有用算法。
结语
本文分别采用有限元法和有限体积法对Al6063矩形管的挤压成型过程进行了数值模仿，比较了两种方法的模仿效果，3030工业铝合金空调罩型材发如今对矩形管成形过程进行模仿时，因为有限元模仿中频繁的网格重划导致网格几何形状和边界节点接触条件的失真，使得在焊缝处出现变形材料无法焊合的题目，最终模仿失败。
有限体积模仿中因为无需网格重划，可成功模仿整个热挤压过程，为空心铝合金空调罩型材挤压模具结构的设计和工艺参数的优化提供了依据。
