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基于NASTRAN的注塑模具受力构件有限元分析.pdf

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基于NASTRAN的注塑模具受力构件有限元分析.pdf

图1圆形型腔受力图基于NASTRAN的注塑模具受力构件有限元分析姚涛,段国林,蔡瑾(河北工业大学机械学院CAD/CAM研究所,天津300130)1引言近年来,随着塑料工业突飞猛进地向前发展,模具设计与制造工业也发生了根本的变化。高效、自动化、大型的模具在整个模具产量中所占的比例越来越大。注塑模具的设计一般过程为:根据制件造型利用三维造型CAD软件进行模具设计,利用充模流动分析软件进行浇注系统等的设计,根据分析结果进行模具构件的受力及变形分析。在设计中,对于小型模具,其型腔受力件多以校核强度为准,但对几何外围尺寸较大的模具则不然。因为满足强度要求的模具型腔在高压作用下仍有可能产生较大变形。模具尺寸越大,这种弹性变形量也就越大,因而也容易产生溢料现象。较大型模具在生产中很少有因强度不足而损坏,损坏往往是由刚度问题引起的,故此类构件以刚度计算为准[1]。只有各结构组成零件具有足够刚性和强度,才能确保塑件几何形状与尺寸精度满足脱模的可靠性要求,因此注塑模具受力构件的有限元分析是注塑模设计与制造必须考虑的关键步骤。目前,国内外注塑模具的CAE分析主要集中于制品的流动模拟分析,对模具构件应力及变形分析和评定的文献并不多见[2]。国外结构复杂模具的设计由专业厂家承担,如美国的DME公司、德国的HASC公司、日本的池上金型株式会社等。国内在设计上仍然大多采用凭经验的方法,对模具受力构件进行详细有限元分析的报道较少,目前,见报道的只有四川大学的王大中等人利用ANSYS进行了桑塔纳轿车保险杠大型注塑模具受力构件的有限元分析[3]。本文以MSC/NASTRAN为平台进行注塑模具受力构件的有限元分析,不仅为注塑模具的力学设计提供了一种新的方法,而且拓展了NASTRAN软件在工程领域中的应用。2MSC.PASTRAN/NASTRAN简介MSC.PASTRAN/NASTRAN是由美国宇航局支持发展的有限元分析和计算机模拟应用软件,其中,MSC/PASTRAN是一个集成的并行框架式有限元前后处理及分析仿真系统[4]。其开放式/多功能的体系结构可将工程设计/工程分析/结果评估/用户化设计和交互界面集于一身,构成一个完整的有限元分析集成环境。MSC.NASTRAN是一个具有高度可靠性的结构有限元分析软件,以其优化的数值求解方法、全面的结构分析能力已成为有限元分析软件的典范。由于软件具备静力分析、屈曲

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