計較機(jī)Solidworks輔助鋁材模具設(shè)計剖析

1 模具設(shè)計的成長 趨向

1.1傳統(tǒng)的設(shè)計方式

在計較機(jī)輔助闡明還沒有泛起 在人們的視野 中時，工業(yè)中的設(shè)計，根基 上就只能靠師徒相傳用長時候 堆集來的經(jīng)驗去保持 這些行業(yè)的繼續(xù)成長 ；并且 設(shè)計進(jìn)程 只能是如圖1所示：

圖1

如許 的設(shè)計臨盆 方式不但 耗時長并且 鋪張年夜 量的人力物力，使臨盆 本錢 年夜 年夜 加年夜 。這類 農(nóng)耕式的成長 模式無疑只會使這些家產(chǎn)成長 為落日家產(chǎn)。

1.2設(shè)計的新趨向

CAE（Computer Aided Engineering）即計較機(jī)輔助闡明，各個范疇 都有分歧 CAE手藝 和功能，初期 主如果 用在布局體強度計較與航天工業(yè)上。而行業(yè)里一般將運用 在模具設(shè)計上的CAE叫作模流闡明（從英語Moldflow一詞直譯而來）。

跟著 學(xué)術(shù)理論的成長 ，計較機(jī)手藝 急速前進(jìn)，帶動了計較機(jī)的副家產(chǎn)如計較機(jī)輔助設(shè)計和計較機(jī)輔助闡明等奔騰 性的成長 ，正式為模流CAE開啟了一扇門，1978年，MOLDFLOW公司成立，供應(yīng) 初步的計較機(jī)輔助闡明手藝 給世界上分歧 國度 的制造公司，包孕 汽車業(yè)、家電業(yè)、電子業(yè)、和 周詳 模具業(yè)等。在工業(yè)中，這無疑是上升到另外一 個完全分歧 的標(biāo)記 性的層面。在年夜 年夜 縮短實驗 、索求 時候 的同時，也為設(shè)計師們帶來了一種全新的設(shè)計方式 。當(dāng)今 ，模流手藝 已普遍為世界列國 所一定 ，功能也增強 到成型各分歧 階段。

但是 ，即便 是外國在CAE的行使 上已 十分普遍 和深切 的目前，但中國模具行業(yè)依然 沒有追上這個汗青 的潮水 。據(jù)查詢拜訪 所得，只有廣東省極小部份 工場 有行使 CAE進(jìn)行闡明設(shè)計。

只是利潤越來越薄，競爭越來越劇烈 ，全球經(jīng)濟(jì)入手下手放緩的目前，沒有抓住 這個轉(zhuǎn)型的機(jī)會 ，行使 計較機(jī)手藝 幫忙縮短本錢 與時候 ，必定 會由于 沒有跟上時期 的措施 而越來越 掉隊 ，可能終將被減少。

2.計較機(jī)輔助闡明的操作

2.1設(shè)計步調(diào)

鋁型材擠壓模具CAE的利用 方式 是先按照所設(shè)計的模具圖在計較機(jī)上創(chuàng)設(shè)三維模子 ，再按照現(xiàn)實 的擠壓工藝與情況 參數(shù)在CAE軟件上對鋁材的擠壓進(jìn)程 進(jìn)行闡明，從而對模具優(yōu)化或再設(shè)計。顛末數(shù)次頻頻 的批改 設(shè)計，直到模具設(shè)計方案知足 設(shè)計要乞降 產(chǎn)物 質(zhì)量要求為止。這現(xiàn)實 上就是把傳統(tǒng)的頻頻 試模和修模的進(jìn)程 搬到電腦長進(jìn) 行。從而節(jié)約 了這階段利用 的材料、能源和人物的消費 ，減低臨盆 本錢 ，并設(shè)計出高質(zhì)量的鋁型材制品 (如圖2)。

圖 2

在擠壓進(jìn)程 影響制品 外形 的因數(shù)十分復(fù)雜，個中 ?？椎耐庑?與工作帶的長短是影響鋁合金擠壓流速的兩個主演身分 。擠壓壓力在全部 模具中的散布 是不平均 的，一般在模具中心處的壓力會比外圍的壓力年夜 ，假如 沒有行使 好?？椎纳⒉?與工作帶尺寸調(diào)劑 擠壓壓力，就會使金屬流出?？跁r的速度散布 不平均 ，因此 使鋁型材根蒂根基 后泛起 扭擰、海浪 ，曲折 和裂紋等缺點 。而在現(xiàn)實 臨盆 中，也會由于 擠壓發(fā)生 的變形應(yīng)力、應(yīng)變，擠壓時的溫度、速度，加工模具時發(fā)生 的不屈 整滑膩 等工藝參數(shù)的轉(zhuǎn)變 影響到制品 的外形 。所以我們在進(jìn)行模流闡明的時辰也要較為精確地將這些數(shù)據(jù)反應(yīng) 在闡明軟件上。

3 SolidWorks用于優(yōu)化模具設(shè)計的進(jìn)程

3.1創(chuàng)設(shè)三維模

在設(shè)計完模具后，行使 SolidWorks創(chuàng)設(shè)三維模子 ，將模具的現(xiàn)實 外形 正確 反應(yīng) 在上面，包孕 工作帶也要正確畫在上面。只有如許 才能作出公道 的闡明。

再按現(xiàn)實 關(guān)系裝配成裝配體。下圖5為裝配圖，上下模設(shè)置為半透明狀況 。

3.2設(shè)定情況 數(shù)據(jù)

按照我廠Φ230mm模具的擠壓情況可以獲得 以下 數(shù)據(jù)：

擠壓時的壓強：

P＝mg/S＝190g/mm­2×9.8m/s2＝1.862×109 Pa

模具溫度：

T1＝480℃＝480+273.15K＝753.15K

T2＝500℃＝500+273.15K＝773.15K

活動 比：

Φ230mm模具的棒徑為：Φ150mm

由此得：r＝7.5×102m

S＝пr2＝3.14×(7.5×102m)2＝0.0176625m2

v＝30m/min＝0.5m/s

6063鋁合金的密度：

ρ＝2.7×103kg/ m3

活動 比 q＝ρSv＝2.7×103kg/ m3×0.0176625m2×0.5m/s≈23.8kg/s

3.3行使 軟件闡明

COSMOSFloWorks是第一個與Solidworks無縫內(nèi)嵌、利便利用 的流體闡明軟件。讓用戶在設(shè)計階段（而非設(shè)計以后 ）就可以 領(lǐng)會、驗證并改良 新產(chǎn)物 的設(shè)計。經(jīng)由過程 COSMOSFloWorks，用戶可以洞察觸及 零件或裝配提的氣體活動 、液體流體、熱傳導(dǎo)及感化 在侵入流體中的零件或裝配體上的力。

行使 Solidworks連系 以上數(shù)據(jù)可獲得 以下闡明后果：

以上是在裝配狀況 顯示鋁合金在模具內(nèi)部活動 的情況，為利便不雅 察，下圖8將上模設(shè)置為埋沒狀況 。

上圖9為鋁合金活動 標(biāo)的目的與速度的顯示圖，經(jīng)由過程 這個圖像 ，我們可以知道鋁合金在這個模具中各個位置的活動 速度，個中 代表鋁合金的線條的數(shù)量 可以按照需要調(diào)理 。右側(cè) 的色彩 條為線條色彩 與速度的比較 色牌。

圖10

行使 Solidworks中COSMOSFloWorks的這個功能，我們可以不雅 察到鋁合金在模具中活動 的動態(tài)進(jìn)程 ，從而作出公道 的優(yōu)化設(shè)計。上圖10為動態(tài)進(jìn)程 中某時刻的截圖。

經(jīng)由過程 對這模具的模流闡明，可以知道中心的流速較快，出格是閣下 兩個領(lǐng)班 與中心領(lǐng)班 之間的位置，為了使整體流速較為均衡 ，可以行使 這些闡明后果略微 調(diào)劑 工作帶。

下面兩圖顯示為流速較快位置：

4 結(jié)論

本文首要 經(jīng)由過程 將傳統(tǒng)模具設(shè)計方式 和計較機(jī)輔助闡明的設(shè)計方式 作比較 ，申明 利用 計較機(jī)輔助闡明設(shè)計的需要 性。經(jīng)由過程 Solidworks中的COSMOSFloXpress功能對某一模具闡明演示?；赟olidworks平臺，對擠壓模具進(jìn)行虛擬試模，對設(shè)計闡明有一定的輔助性，但在計較機(jī)輔助闡明上還有許多 很好的闡明軟件可以選擇的。如HyperXtrude等。