NX助力模頭企業創造出客戶想要的產品

宇宙立方

衡量模頭好壞的幾項標準
& a$ U9 s7 \. F+ i. ~7 F, K1.合理的結構；
8 U2 u* n* a8 L2.出料的均勻性；
3.產品的使用壽命；
4 k0 I9 e/ R2 p# j: V- ^4.表面處理效果；
5.能耗的控制；
6.加工精度；
: H- P6 U1 `$ u/ P/ ~7.鋼材的質量等；

0 @  i8 v" ]- s+ [" ~模頭的結構設計將影響到模頭的加工參數、壓力問題、變型量、精度等，從而進一步影響到漏料、波動以及制品的厚薄均勻性、產品穩定性等等。
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什么是有限元分析？
" z' y/ U9 S" a% [# F有限元分析因其獨特優勢，在飛機結構設計、橋梁承載、汽車及模具設計等工程研發領域無可替代，不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析技術。是利用數學求近似值的方法，對真實的物理系統（如幾何、載荷工況）進行模擬，用較簡單的問題代替復雜問題后再求解。即通過區域單元分割，對每一個單元假定一個合適的近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件。下面引述針對有限元分析對三層模內復合模頭進行優化設計的過程。
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首先用SIEMENS NX10建立三維模型
NX，是由西門子UGS PLM軟件開發，集CAD/CAE/CAM于一體的數字化產品開發系統。利用獨特的三維精確描述技術和功能強大的新設計工具重新定義了CAD 生產效率，可提高工作效率、加快設計流程、降低成本并改善決策過程。
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& F% R5 E4 M3 i) }: S然后使用NX CAE（NX CAE 是一個用于執行結構、熱學、流體、運動、多學科和優化分析的現代仿真環境）對三維模型部件進行網格劃分。

用哲學的方法論就是先局部再整體，最后得到全局的特征。一般情況而言，單元劃分越細，則描述變形情況越精準，越接近實際變形，當然計算量也越大。如果劃分單元數目非常多，而又合理，則所獲得的結果就與實際情況相符合。

2 _) u6 L, C( e( G9 A9 W綜合邊界條件導入分析
4 s! j+ Y7 [# n& P. s( a: u9 ~, j早期的有限元分析主要關注某個專業領域，如應力和疲勞，但是物理現象都不是單獨存在的。例如只要運動就會產生熱、而熱反過來又會影響一些材料屬性，如電導率、化學反應速率、流體的壓力粘性等等。
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& _( M% w' N- }  G: v( y/ M# Y9 ~' h考慮到模頭的加工過程及客戶需求，我們必須從鋼材原料屬性、塑料原料的性能、流體力學、機械原理等等綜合學科的知識進行產品開發設計。本文針對三層模內復合模頭的設計，邊界條件如下：
1.添加螺栓預緊力
! x: t5 |- f, b- h2.添加邊界約束條件
3.對每一層原料的復合比例，工藝溫度、壓力、滯留時間等等進行精確的計算。


8 s9 C7 u# x/ `% Z- {/ Y0 F計算條件與結果導入
& T: l* h: s' l( s  P5 Q總產量2280kg/h 比例20%-60%-20%
* S+ u; f* W; o) H  Z& b7 A中間層 60%---計算條件： 產量1368kg/h 設定模頭溫度230℃

# ?" W! u  r6 ~+ g8 A" x/ v) O& ~
; B  j1 L" k8 j  w% W電暈層 20%---計算條件： 產量456kg/h 設定模頭溫度230℃
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! T0 S% \+ a0 g) e3 |6 X熱封層 20%---計算條件： 產量456kg/h 設定模頭溫度230℃


8 z( b+ k  {9 P0 Y* dNX Nastran 可用作獨立的解算器，也可集成到 NX CAE 中，是可保證計算性能、準確性、可靠性和可擴展性的主要有限元分析 (FEA) 解算器。 NX 10 仿真解決方案在 NX CAE 和 NX Nastran 中引入了全新功能和增強功能，幫助快速解算最為復雜的問題。
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" i' E0 J5 ^* c在NX CAE高級仿真模塊中導入模頭每一層的溫度及計算出來壓力的結果

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% f% s' Y$ p- l/ ?- E結論
2 V4 p1 P4 |* _1 s2 a. G# K& l( m" B3 _通過系統的模擬仿真，如相對精準的工藝參數數據導入，針對由于模頭設計不合理導致生產過程中不穩定，及時調整設計方案。通過調整模體外型角度/厚度/螺栓大小，最后得出結論變形量在設計數值的5%以內，符合使用的要求。

隨著功能的進一步挖掘，有限元虛擬造型設計將逐步取代傳統模頭設計的經驗主義，真正做到合理數據分析，真正做到有據可查。虛擬設計將進一步取代傳統開機、試機、修模等冗長的過程，以及昂貴的試錯成本。
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xiaobing86203

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