衡量模头好坏的几项标准
I6 k W+ i- P6 t9 Y$ s1.合理的结构；1 Z" U1 p. o( q
2.出料的均匀性；
8 s8 }( [6 K. }' k3.产品的使用寿命；" r { ~8 b ]
4.表面处理效果；
J8 S. g+ w5 z$ v( \- W5.能耗的控制；& l9 Q1 [' Q& i" J; x; h& w* G( n* d
6.加工精度；
. _( s. d" Y6 h; B- V$ f$ G7.钢材的质量等；2 k; D, x. m# ?" t4 v2 Z
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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。; m+ W8 t# X0 g+ T( {! Y. }
K. [5 L9 [9 x什么是有限元分析？
: ~/ a" k* d9 y* x' 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。
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! C/ T# T/ @4 v& ~# I* f5 w4 e e首先用SIEMENS NX10建立三维模型 # {+ O7 b( u' L. j: c
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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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。3 b8 j. V, W1 S+ d% P: l
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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。5 L3 u, X, M! ?( a4 D
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综合边界条件导入分析% S5 [8 I: ~7 s: l8 l# ]: i+ A
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：
9 |% \4 d: B$ t0 Q1.添加螺栓预紧力
, w: q |8 s$ P* T+ n3 v, S8 r2.添加边界约束条件
s3 k# Z& k% m. L3.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。( p5 |$ F- f3 z7 c3 s5 }. ~
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7 G! i x: M- N5 |( L! q$ n计算条件与结果导入$ m4 a8 R; ~: t( Y# w/ C
总产量2280kg/h 比例20%-60%-20%
U5 K6 k, H2 ~. _ O8 e中间层 60%---计算条件： 产量1368kg/h 设定模头温度230℃ 7 u% a* G' ^+ _ g0 ]( S8 l
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电晕层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃, X6 i/ H2 x; E6 r! C& C
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热封层 20%---计算条件： 产量456kg/h 设定模头温度230℃' v3 f: D% m8 H1 Q3 X" S3 q
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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。8 _6 m1 }# U' k5 b O8 x
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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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结论" s0 j) E/ c9 J1 h
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。4 D8 @# I) V5 W3 W( a( `( y" \
4 F) a" ^6 j( _( P' _ j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
