铝合金型材广泛应用于汽车、船舶、高铁、航空、航天、建筑等工业领域，且正向大型化、复杂化、精密化、多品种、多规格、多用途方向发展。
      型材断面形状趋于复杂，断面尺寸日益增大。对于复杂大断面铝合金型材挤压工艺和模具设计，近年来很多学者通过建模方法对型材挤出过程进行了数值模拟和基于数值模拟的模具结构优化，预测了型材在挤压过程中的温度、速度分布等，研究了模具出口处型材挤压速度的均匀性控制方法以及模具受力分布、载荷与变形等。吴向红等分析总结了铝型材挤压成型过程数值模拟的研究现状及发展；陈期浩等对某一薄壁空心铝型材挤压过程进行了有限元分析模拟并对模具形状进行了优化；FANG等研究了某工业型材挤压工艺的模具工作带和挤出速度对型材质量、尺寸变形以及挤压力等的影响规律；CERETTI等提出了一种研究型材挤压过程中材料在分流孔模具中的焊合过程的方法；BASTANI等研究了棒料温度、棒料递减量、挤出速度对挤压型材均匀性和温度的影响规律及其信噪比；徐磊等研究了铝型材挤压成形过程材料流动规律及阻流块、工作带等优化设计方法；于明涛等采用有限体积法，对异形空心铝合金型材挤压过程进行了数值模拟，获得了挤压过程中材料流动速度场、应力场、应变场、温度场和挤压力的分布规律，并给出了模具优化设计方案；王丽巍研究了某半空心悬臂梁的挤压模具设计。
      基于数值模拟方法的铝型材挤压模具结构和材料流动规律优化主要关注模具形状与型材挤压过程中的挤压速度、温度、应力、应变等之间的关系，预测型材在挤压过程中可能出现的缺陷，修正和优化模具结构及工艺参数，达到保证型材挤压质量和减少试模修模次数的目的。近年来，工业领域对大而长的悬臂铝合金型材的需求日益增多，这类型材的挤压工艺与模具设计复杂程度高，基于常规平模或导流模设计方法设计的模具结构很难保证模具强度，其悬臂部分的模具极易被损坏。虽然可以将模具加厚，但不仅增加了模具材料而且也很难达到提高模具强度的要求，对于这类型材，迫切需要特殊的模具结构设计。
      本文研究了某一大悬臂铝型材的伪分流挤压模具结构，通过数值模拟方法，对比分析了该型材在常规模具和伪分流模具中的挤压过程流动规律、温度分布、粒子运动轨迹，研究了两种模具的应力和变形，获得了同时满足型材质量和模具强度要求的伪分流模具设计方案，总结给出了大悬臂型材的伪分流模具结构设计方法。
      图为所研究的长悬臂梁型材，其壁厚为0.8 mm。该型材挤压模具的常规设计方法为普通导流结构，图为常规模具设计方案的三维模型。模具的外轮廓尺寸为135 mm×58 mm。导流室高度为14 mm，为了平衡材料流动的均匀性，设有二级导流，其中一级导流室和二级导流室的高度分别为7 mm。模具设有两级空刀，一级空刀主要用于支撑工作带，防止挤压过程中材料剧烈冲击模具工作带而造成其损坏；二级空刀主要是为了避免模具与型材之间的接触，保证型材能够顺利通过模孔。
      将图所示的模具设计三维模型导入分析软件HyperXtrude，提取材料在模具内流经的区域，进行几何清理，将材料在模具内流经的区域划分网格。为便于控制网格数量和施加边界条件，将材料流经区域分为棒料、导流室、工作带和型材四个部分，其中工作带和型材部分采用三棱柱网格，其他部分采用四面体网格。考虑到整个挤压变形过程中材料在各处变形程度的不同，在变形较为剧烈的工作带附近和型材部分，单元划分较细密，而对于棒料部分和导流室部分，由于其变形量较小，故可将单元划分得相对稀疏，这样既可保证分析精度又可节省计算时间。最后根据划分好的材料流动网格，再对模具进行网格划分，并保证流动网格与模具网格相匹配。图为所建立的挤压过程数值分析模型。其月中工件材料为AA6063，模具材料选用H13，其材料特性见表。
      在建立数值模型时，边界条件施加的合理性非常关键，图为边界条件施加示意图，图为与模具接触部分的边界条件，有两种边界类型，见表；图为材料本身流动的边界条件，涉及五种边界条件，见表。在边界条件定义中，普遍涉及摩擦类型与摩擦因数的选择，在模具和挤压筒与变形材料直接接触的表面，其摩擦力相对较大。本文认为变形材料与挤压筒和模具之间的摩擦均为黏性摩擦；而工作带部分的摩擦类型为滑动摩擦，且摩擦因数取为0.3。
      显然，速度均方差越小，型材截面的速度分布越均匀，为更准确地描述速度均匀性，本文选取型材截面上的所有节点作为考察点。

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