计较机Solidworks辅助铝材模具设计剖析

1 模具设计的成长 趋向

1.1传统的设计方式

在计较机辅助阐明还没有泛起 在人们的视野 中时，工业中的设计，根基 上就只能靠师徒相传用长时候 堆集来的经验去保持 这些行业的继续成长 ；并且 设计进程 只能是如图1所示：

图1

如许 的设计临盆 方式不但 耗时长并且 铺张年夜 量的人力物力，使临盆 本钱 年夜 年夜 加年夜 。这类 农耕式的成长 模式无疑只会使这些家产成长 为落日家产。

1.2设计的新趋向

CAE（Computer Aided Engineering）即计较机辅助阐明，各个范畴 都有分歧 CAE手艺 和功能，初期 主如果 用在布局体强度计较与航天工业上。而行业里一般将运用 在模具设计上的CAE叫作模流阐明（从英语Moldflow一词直译而来）。

跟着 学术理论的成长 ，计较机手艺 急速前进，带动了计较机的副家产如计较机辅助设计和计较机辅助阐明等奔腾 性的成长 ，正式为模流CAE开启了一扇门，1978年，MOLDFLOW公司成立，供应 初步的计较机辅助阐明手艺 给世界上分歧 国度 的制造公司，包孕 汽车业、家电业、电子业、和 周详 模具业等。在工业中，这无疑是上升到另外一 个完全分歧 的标记 性的层面。在年夜 年夜 缩短实验 、索求 时候 的同时，也为设计师们带来了一种全新的设计方式 。当今 ，模流手艺 已普遍为世界列国 所一定 ，功能也增强 到成型各分歧 阶段。

但是 ，即便 是外国在CAE的行使 上已 十分普遍 和深切 的目前，但中国模具行业依然 没有追上这个汗青 的潮水 。据查询拜访 所得，只有广东省极小部份 工场 有行使 CAE进行阐明设计。

只是利润越来越薄，竞争越来越剧烈 ，全球经济入手下手放缓的目前，没有抓住 这个转型的机会 ，行使 计较机手艺 帮忙缩短本钱 与时候 ，必定 会由于 没有跟上时期 的措施 而越来越 掉队 ，可能终将被减少。

2.计较机辅助阐明的操作

2.1设计步调

铝型材挤压模具CAE的利用 方式 是先按照所设计的模具图在计较机上创设三维模子 ，再按照现实 的挤压工艺与情况 参数在CAE软件上对铝材的挤压进程 进行阐明，从而对模具优化或再设计。颠末数次频频 的批改 设计，直到模具设计方案知足 设计要乞降 产物 质量要求为止。这现实 上就是把传统的频频 试模和修模的进程 搬到电脑长进 行。从而节约 了这阶段利用 的材料、能源和人物的消费 ，减低临盆 本钱 ，并设计出高质量的铝型材制品 (如图2)。

图 2

在挤压进程 影响制品 外形 的因数十分复杂，个中 模孔的外形 与工作带的长短是影响铝合金挤压流速的两个主演身分 。挤压压力在全部 模具中的散布 是不平均 的，一般在模具中心处的压力会比外围的压力年夜 ，假如 没有行使 好模孔的散布 与工作带尺寸调剂 挤压压力，就会使金属流出模口时的速度散布 不平均 ，因此 使铝型材根蒂根基 后泛起 扭拧、海浪 ，曲折 和裂纹等缺点 。而在现实 临盆 中，也会由于 挤压发生 的变形应力、应变，挤压时的温度、速度，加工模具时发生 的不屈 整滑腻 等工艺参数的转变 影响到制品 的外形 。所以我们在进行模流阐明的时辰也要较为精确地将这些数据反应 在阐明软件上。

3 SolidWorks用于优化模具设计的进程

3.1创设三维模

在设计完模具后，行使 SolidWorks创设三维模子 ，将模具的现实 外形 正确 反应 在上面，包孕 工作带也要正确画在上面。只有如许 才能作出公道 的阐明。

再按现实 关系装配成装配体。下图5为装配图，上下模设置为半透明状况 。

3.2设定情况 数据

按照我厂Φ230mm模具的挤压情况可以获得 以下 数据：

挤压时的压强：

P＝mg/S＝190g/mm­2×9.8m/s2＝1.862×109 Pa

模具温度：

T1＝480℃＝480+273.15K＝753.15K

T2＝500℃＝500+273.15K＝773.15K

活动 比：

Φ230mm模具的棒径为：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铝合金的密度：

ρ＝2.7×103kg/ m3

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

3.3行使 软件阐明

COSMOSFloWorks是第一个与Solidworks无缝内嵌、利便利用 的流体阐明软件。让用户在设计阶段（而非设计以后 ）就可以 领会、验证并改良 新产物 的设计。经由过程 COSMOSFloWorks，用户可以洞察触及 零件或装配提的气体活动 、液体流体、热传导及感化 在侵入流体中的零件或装配体上的力。

行使 Solidworks连系 以上数据可获得 以下阐明后果：

以上是在装配状况 显示铝合金在模具内部活动 的情况，为利便不雅 察，下图8将上模设置为埋没状况 。

上图9为铝合金活动 标的目的与速度的显示图，经由过程 这个图像 ，我们可以知道铝合金在这个模具中各个位置的活动 速度，个中 代表铝合金的线条的数量 可以按照需要调理 。右侧 的色彩 条为线条色彩 与速度的比较 色牌。

图10

行使 Solidworks中COSMOSFloWorks的这个功能，我们可以不雅 察到铝合金在模具中活动 的动态进程 ，从而作出公道 的优化设计。上图10为动态进程 中某时刻的截图。

经由过程 对这模具的模流阐明，可以知道中心的流速较快，出格是阁下 两个领班 与中心领班 之间的位置，为了使整体流速较为均衡 ，可以行使 这些阐明后果略微 调剂 工作带。

下面两图显示为流速较快位置：

4 结论

本文首要 经由过程 将传统模具设计方式 和计较机辅助阐明的设计方式 作比较 ，申明 利用 计较机辅助阐明设计的需要 性。经由过程 Solidworks中的COSMOSFloXpress功能对某一模具阐明演示。基于Solidworks平台，对挤压模具进行虚拟试模，对设计阐明有一定的辅助性，但在计较机辅助阐明上还有许多 很好的阐明软件可以选择的。如HyperXtrude等。