结构CAE技术在模具设计校核中的应用.pdf

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1、$读者信箱$结构!"#技术在模具设计校核中的应用张夕琴$张金标$$内蒙读者张勇来信，希望本刊能介绍一些有关对冷挤压模、压铸模的强度，刚度等快速、准确的校核方法。摘要$结合近年来的实际工程经验，介绍%&软件结构!"#技术在模具设计校核中的应用。关键词：结构%&’$模具设计$校核中图分类号：’&()$文献标识码：*$文章编号：+)(+—,+,,（-../）.0—.++0—.,大，应用结构!"#技术可以对所设计模具进行结构性+$结构!"#技术概述校核，在设计阶段中及时改善模具结构，大大提高模具结构!"#技术主要是应用有限元法，通过给

2、定条的一次试模成功率。应用结构!"#技术进行模具设件如材料属性、负载条件、边界条件、装配连接设定等，计的一般步骤如图+所示。对结构进行力学、热学的分析及诊断，提供给用户具体、形象的数据表达形式，提供结构设计校核数据。有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对图+$应用结构!"#技术的模具设计的一般步骤象的离散化、有限元求解、分析计算结果的处理三部分。分析对象的自动离散及分析计算结果的计算机可,$应用%&软件结构!"#技术进行冷挤压模视化显示技术得到很好的发展，对象的离散从手工到具强度校核半自动到全自动，从简单对象的单维单一网格

3、到复杂$$如-所示是冷挤压花键套工序件简图，材料+/钢，对象的多维多种网格单元，从单一材料到多种材料，从规格为):-,;;<-=;;<);;，此工序件采用冷挤压单纯的离散到自适应离散，从对象的性能校核到自动一次成型，计算所需坯料尺寸为!>.;;<-.?);;。自适应动态设计、分析。计算结果的可视化显示可对应力、应变和温度等场的静动态显示、彩色调色显示，也可对受载对象可能出现缺陷（裂纹等）的位置、形状、大小及其可能波及区域等进行显示。-$结构!"#技术在模具设计中的应用模具常常工作在高压、高温的工况下，如冷挤压模具工作在高压状态

4、下，热锻模具工作在高压、高温状态下，强度与稳态校核显得很重要；压铸模具、塑料成型图-$冷挤压工序件简图模具工作在高压、高温状态下，模具结构的刚度与热力模具工作部分基本结构中凸模与凹模组合，如图性校核显得很重要等。有必要弄清模具的工作状况并,所示。经计算得到，模具受到的最大单位挤压应力进行模具的强度、刚度等校核，使模具能安全、长寿命为+(=.34@，在此压力下，凹模+采用三层预应力组合的工作，保证成形产品的质量。凹模，内圈+与中圈-，中圈-与外圈,的单面过盈量传统的模具设计主要是根据设计资料和设计人员均为.?,-;;。凸模材料采

5、用A)36/!5>B-，凹模内圈的经验来进行，校核计算往往进行得粗略且不全面，不采用9&-.；中圈采用>.!5（>-C>>DE!）；外圈采用能精确反映模具的实际工况。虽然!"12!"3技术在>.!5（,=C>.DE!）。模具设计制造中得到了广泛的应用，但其优越性仅体在冷挤压模具设计中，模具强度需得到可靠的保现在设计、加工效率与精度上，对模具的结构性设计及证，因此必须对模具零件进行严格的强度校核计算。其校核却往往无能为力。成品模具常常需要多次试在此采用%&软件的结构!"#模块功能对凸模和凹验、返修与改进，甚至造成模具的报废，损失

6、很大。如模组合进行强度校核计算。今大型!"12!"#2!"3软件系统（如%&、4562#等）对于凸模，分别赋予材料属性、负载条件、边界条和专门!"#软件系统（如"7898等）功能越来越强件，并对凸模进行有限元网格划分等，给定条件后进行++0现代制造工程!""#（$）"读者信箱"图!"冷挤压花键套模具图’"凹模中圈预应力分析#$凹模内圈"%$中圈"!$外圈"&$推杆"’$垫块求解运算，结果如图&所示，用不同颜色或其他方式可观察出凸模各处的应力值。其最大压应力值为!()#*+,。图2"组合凹模应力状态分析修改设计方案，修改后的方案

7、有必要再一次运用结构-./进行校核。图&"凸模有限元网格划分根据理论公式，三层组合式凹模的最大等效应力5&0$’5%!!3（"!4#）［$#$)（#5#）］，式中"为单位挤对于凹模组合的校核计算，首先要确定预应力的压应力，#为凹模直径比。根据计算得其值为值。其可以根据过盈量的数值，通过结构-./分析来#)#(*+,，经分析得出的内圈凹模所受最大应力获得。首先假定预应力的值，由结构-./得出变形#(%&*+,与其比较，误差为’$#6，认为分析基本可量，看是否与过盈量吻合，如此反复，可得出正确预应靠。力的值。经此方法求出中圈与内圈

8、的变形量分配为0$%&11与0$0)11；考虑到中圈外缘变形量为&"应用78软件结构-./技术进行塑料模具0$%011，因此外圈与中、内圈组合的变形量分配为刚性校核0$&011与0$#011。得出中圈与内圈的预应力值为""图(所示是某音箱前壳塑料件简图，塑料件材料2#0*+,