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揭秘|模頭企業如何創造出客戶想要的產品?精誠有話說……

來源:精誠時代集團 發布時間:2017-03-20 694
塑料橡膠材料處理、計量與檢測模具及零件添加劑及母粒
平衡好工業設計和產品需求是設計師一直在努力探尋的道路,亦如精誠品牌slogan“創您所想”所遵循的理念:通過尋求現代工業設計以及精密加工方式,創造出高度貼合客戶實際使用要求的產品。本期精誠將與行業伙伴一同探討有限元分析在優化模頭設計中的實際運用。
通過工程師的積極探索,以及流道模擬分析、有限元分析技術的成熟運用,精誠深刻感受到計算機模擬分析的重要性,為此精誠針對流道、模頭的模塊化結構,包括熱變型、鋼性變型做了更細化的研究。
 
衡量模頭好壞的幾項標準
1.合理的結構;
2.出料的均勻性;
3.產品的使用壽命;
4.表面處理效果;
5.能耗的控制;
6.加工精度;
7.鋼材的質量等;
 
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。
 
什么是有限元分析?
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。
 
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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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。
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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。
 
綜合邊界條件導入分析
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。
 
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
2.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。
 
計算條件與結果導入
總產量2280kg/h  比例20%-60%-20%
中間層 60%---計算條件: 產量1368kg/h  設定模頭溫度230℃ 
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電暈層 20%---計算條件: 產量456kg/h  設定模頭溫度230℃
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熱封層 20%---計算條件: 產量456kg/h  設定模頭溫度230℃
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NX 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。
 
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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結論
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。
 
以一顆質樸心,將好產品落地
工業設計不是一蹴而就的事情,在20年設計經驗的沉淀下,結合計算機分析技術,精誠進行了無數次的修正,針對設計不足的地方,運用分析軟件不斷分析優化。而今天正確的設計,那是不是就完美無缺了?技術無止境是每一個設計人員內心的標準答案,為此精誠技術工程師做了更多細致的工作,在正確設計的基礎上,追蹤客戶生產過程中的數據反饋,繼續優化細節,達成更精確的使用效果。同此同時,精誠也非常樂于跟行業伙伴共同探討和分享自身的技術和想法,改變過去的錯誤認知,以一顆最質樸的匠心,把好產品落地。

 

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