NX助力模头企业创造出客户想要的产品

宇宙立方

衡量模头好坏的几项标准
' _0 @& B4 F, w2 V) L- _1.合理的结构；
# \9 B6 R+ M  v: _9 k7 w8 Y8 H' H6 L* D2.出料的均匀性；
3.产品的使用寿命；
+ s) c3 D; |7 l' ]$ f$ [0 V4.表面处理效果；
# z- U  ~3 C+ R; W3 S5.能耗的控制；
6.加工精度；
$ q* F2 O& V6 m3 j& Z7.钢材的质量等；

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。

什么是有限元分析？
5 z: @9 Q6 ?7 R; F) g; s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。

2 r* A! ?8 O  c5 J首先用SIEMENS NX10建立三维模型
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。

$ W9 ~+ Q; W$ @. F2 G( A8 S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。
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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。
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综合边界条件导入分析
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。

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：
/ R, [8 k& }5 ^; B6 y2 k8 v, c8 A1.添加螺栓预紧力
1 F4 C* E6 N9 a) M0 Q$ Z2.添加边界约束条件
3.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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计算条件与结果导入
) ]& P* |" m# n9 l2 I/ z2 y总产量2280kg/h 比例20%-60%-20%
中间层 60%---计算条件： 产量1368kg/h 设定模头温度230℃

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电晕层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃
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热封层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃
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NX 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。

0 O" `8 Q/ s6 C' |8 D  ~; t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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结论
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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xiaobing86203

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