衡量模头好坏的几项标准
4 ]' h, \& J/ N U3 B: G8 m3 Y1.合理的结构；
) r9 ^0 }- O+ X; q! ^' I4 J5 J2.出料的均匀性；
7 `6 v8 E) R. o( S3.产品的使用寿命；
: I$ G+ x# ^4 T c; {; |4.表面处理效果；
) c; V1 q: \2 w3 \- u# J3 N5.能耗的控制；
5 v/ }9 J+ F( N+ |: k0 T" N6.加工精度；
5 o4 `+ _+ C ^2 j# B% b7.钢材的质量等；4 ]/ T* \ U7 N5 }% m/ P# u
; Z) S) s, s$ W) I1 W O- b/ V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。' J% T! _# M8 \( \, Y
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什么是有限元分析？
# z: y/ }! X. ]9 [( K; m( I9 z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。8 k& W0 y9 O, m7 ?$ [6 \
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首先用SIEMENS NX10建立三维模型
' \- C! L; O Z3 X6 h0 t j. F: H5 ]. ]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。
, z9 e. r4 Q. b/ ~3 ?8 l 3 ?2 A* G* ^; A8 c2 N3 ~
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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" f$ ~. v+ x5 I: Y- K5 U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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3 p+ u6 \6 v/ ], p综合边界条件导入分析
& a; b; s) z8 E: ]7 ^0 b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。
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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：
& v) r) H% f$ I' c& V1 Q1.添加螺栓预紧力
' b. k }, N3 ?) Z( o+ \2.添加边界约束条件5 @' n5 r. Y/ Y/ N, h
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& _. R! {( Q5 U$ n8 H
总产量2280kg/h 比例20%-60%-20%2 [0 J; i3 E7 e2 M8 k$ [: j3 C
中间层 60%---计算条件： 产量1368kg/h 设定模头温度230℃
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% K( z& S3 p9 t0 A电晕层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃3 h/ ]+ S3 K" {* G
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( J1 h; R" l1 c1 W2 i- t. Y2 @热封层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃9 {2 S; ? }4 u* z8 f
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3 K2 F) {8 X7 ]4 L( ]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。! \5 U2 J" m, p' U# p& i
, r; Z: |) \& s8 C0 z# T( 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- `- ]: |% r/ }. f5 `
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1 B, F6 @' F+ }2 M, d2 f' b% l结论
& c- y, V! s+ k( O- j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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5 Z( f$ c$ X1 z% ]/ p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
