衡量模头好坏的几项标准! D4 i) M6 V0 n N9 a
1.合理的结构；! \3 G* Q" m7 `. g1 a0 H
2.出料的均匀性；
: Q4 J) {- ^* I' P3.产品的使用寿命；6 F0 i5 L; e7 l8 E* ]
4.表面处理效果；
. \' D, [' j) |, | W. E5.能耗的控制；& N+ g3 q3 L& b# f: N3 P
6.加工精度；, V! f1 Y0 G5 w4 m p
7.钢材的质量等；! i: ^6 x( z8 }2 n' U
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模头的结构设计将影响到模头的加工参数、压力问题、变型量、精度等，从而进一步影响到漏料、波动以及制品的厚薄均匀性、产品稳定性等等。# A0 ]% @5 q9 e$ A/ r8 o
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什么是有限元分析？/ H+ f% ^. P6 T) e( q
有限元分析因其独特优势，在飞机结构设计、桥梁承载、汽车及模具设计等工程研发领域无可替代，不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析技术。是利用数学求近似值的方法，对真实的物理系统（如几何、载荷工况）进行模拟，用较简单的问题代替复杂问题后再求解。即通过区域单元分割，对每一个单元假定一个合适的近似解，然后推导求解这个域总的满足条件。下面引述针对有限元分析对三层模内复合模头进行优化设计的过程。: s5 O* w) R2 s
6 }2 o4 a9 ?0 F1 I) B. N首先用SIEMENS NX10建立三维模型 - F, q, O& ]* C H( |+ s8 |
NX，是由西门子UGS PLM软件开发，集CAD/CAE/CAM于一体的数字化产品开发系统。利用独特的三维精确描述技术和功能强大的新设计工具重新定义了CAD 生产效率，可提高工作效率、加快设计流程、降低成本并改善决策过程。
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7 Y6 L. _! ~3 c* D( y! a% e7 R4 ~然后使用NX CAE（NX CAE 是一个用于执行结构、热学、流体、运动、多学科和优化分析的现代仿真环境）对三维模型部件进行网格划分。" P: q( `9 m( V
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用哲学的方法论就是先局部再整体，最后得到全局的特征。一般情况而言，单元划分越细，则描述变形情况越精准，越接近实际变形，当然计算量也越大。如果划分单元数目非常多，而又合理，则所获得的结果就与实际情况相符合。; M8 o. |* j' u* N; n) X
6 t4 ^2 s: F) ^4 ^) B* g2 D k
综合边界条件导入分析
8 M7 V9 j2 S p$ r) d早期的有限元分析主要关注某个专业领域，如应力和疲劳，但是物理现象都不是单独存在的。例如只要运动就会产生热、而热反过来又会影响一些材料属性，如电导率、化学反应速率、流体的压力粘性等等。+ o2 t, N/ T. x$ i
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考虑到模头的加工过程及客户需求，我们必须从钢材原料属性、塑料原料的性能、流体力学、机械原理等等综合学科的知识进行产品开发设计。本文针对三层模内复合模头的设计，边界条件如下：7 j7 m5 R$ {) G7 d; m+ i9 n
1.添加螺栓预紧力
9 T4 K; D* a$ \' b* H! r2.添加边界约束条件
0 s0 B( g l, d, l; M3 y3.对每一层原料的复合比例，工艺温度、压力、滞留时间等等进行精确的计算。
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* v$ d6 e- f! j0 p1 n5 O计算条件与结果导入0 Y' h( A* |; }9 @* _0 y
总产量2280kg/h 比例20%-60%-20%
0 o+ ~+ b+ }, @/ E+ o$ X6 ?) k8 G0 E中间层 60%---计算条件： 产量1368kg/h 设定模头温度230℃ 2 ~- X# ~8 i5 q# ?, `8 Y& I: I
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电晕层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃4 Y; [# L1 G$ R
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4 b1 w+ ]- _. l热封层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃8 j6 l0 p/ H- }$ a" p) C+ s
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! S0 I! H- x. m8 S7 I eNX Nastran 可用作独立的解算器，也可集成到 NX CAE 中，是可保证计算性能、准确性、可靠性和可扩展性的主要有限元分析 (FEA) 解算器。 NX 10 仿真解决方案在 NX CAE 和 NX Nastran 中引入了全新功能和增强功能，帮助快速解算最为复杂的问题。& t" a" h% B3 n |5 R7 ~
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在NX CAE高级仿真模块中导入模头每一层的温度及计算出来压力的结果
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" q0 w9 W6 P9 N6 ~, V8 N结论
* D( u& A6 m+ Y/ i7 r7 n通过系统的模拟仿真，如相对精准的工艺参数数据导入，针对由于模头设计不合理导致生产过程中不稳定，及时调整设计方案。通过调整模体外型角度/厚度/螺栓大小，最后得出结论变形量在设计数值的5%以内，符合使用的要求。
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随着功能的进一步挖掘，有限元虚拟造型设计将逐步取代传统模头设计的经验主义，真正做到合理数据分析，真正做到有据可查。虚拟设计将进一步取代传统开机、试机、修模等冗长的过程，以及昂贵的试错成本。
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发表于 2017-3-20 21:58:07
