SolidWorks Flow Simulation在仿真塑料挤出流动上的应用

寂静回声

来源：德国FORM+Werkzeug杂志。一看来源就知道，不会像科技论文那样，像模像样写几个公式的。

对于模具制造厂家来说，除了生产流程时间的长短外，准确履行订单合同要求起到越来越重要的作用。原因之一是从产品理念到按客户要求的最终生产，其过程变得越来越长，这就增加了对制造厂家的压力。他们必须要弥补延迟，最终还要提供在结构上合理的产品。对于这种情况，节省的潜力是在产品的开发阶段。利用像Solid Works Flow Simulation流体仿真软件这样的解决方案来帮助减少产品设计周期和测试的周期，并同时提高模具的质量。
为了预防模具制造的质量瑕疵，往往首先要制造出样机，然后在实际使用的条件下来检验产品结构性能。但是，这种办法会导致增加模具开发过程中的其他费用，延长产品开发时间。在这里，虚拟测试，例如，在早期的产品开发阶段采用Solid Works Flow Simulation 流体仿真软件来进行计算流体动力学的仿真(CFD)，以便对模具和模制成型件进行功能测试。

SolidWorks CAD和 Flow Simulation流体仿真软件之间的无缝集成有着很大的附加值。在这里，用户可以在他平常工作环境的条件下建立液体模型，进行计算和快捷地产生多种产品变型。借助于剖视图可以显示诸如液流速度、压力、湍流和质量分布率等重要结果的分布情况，利用液流轨迹既可以检验模型的内部特性又可检验其外部特性。首先对不同产品的变型和流体的特性进行一下比较，就能够深入了解产品的特性，并可以正确判断其趋向，以便最终有针对性地来改善产品的性能。

流体仿真软件应用不断增长的领域之一是检验流体对结构部件温度的影响。Solid Works Flow Simulation流体仿真软件可以在产品具体设计目标方面用来确定最佳的流体进口和出口条件，例如，使模具和模制成型件实现均匀的温度控制，或使部件进行预热的持续时间，或冷却的持续时间达到最佳。同时，这种软件可以对各种生产过程进行仿真，并对生产工艺流程进行改进，在这里流体起着重要的作用。从事开发餐具、容器、盘状器皿、手术器械和家用器具的World Kitchen LLC公司借助于Solid Works Flow Simulation流体仿真软件，使Pyrex品牌的烤盘生产实现了优化和合理化，在制造这些产品时采用了加热成型工艺。在1150℃温度熔化的玻璃流经一系列管道，最后流进一个模型里，在这里挤压成各种各样的烤盘。

“如果成型机温度太低，那么成型的玻璃就会出现皱纹。如果成型机温度太高，则玻璃连同金属会发生熔化，以致成型件无法从模型中取出”，高级模具设计师Mark Cooley先生对这样的问题解释道。“因此，水的恰当的流动和冷却是相当重要的。如达到热平衡，我们在生产中所采用的金属模就不会同玻璃一起发生熔化，从而制造出质量一流的玻璃制品。”

World Kitchen公司采用Solid Works Flow Simulation流体仿真软件，根据对工艺过程复杂的流体动力学和热力学仿真的结果对自己的机床进行了调整，很快达到了所要求的热平衡。由此，缩短了40%的设计时间和节省了23万美元的开发费用。“Solid Works Flow Simulation流体仿真软件使我们有可能事先找出温度太低和太高的部位”，Mark Cooley先生强调说。 “目前，我们能够开发可高温加热的部件和高质量的产品，这既不会发生由高温引起的一些问题，又不会引发停机或者产生一些附加费用。”

Solid Works Flow-CFD-Software计算流体动力学（CFD）仿真软件的另一个应用领域之一是塑料的挤压过程，例如制造结构复杂的PVC（聚氯乙烯——译注）门窗。在这里，根据压力损失和塑料的不同流动状态可以看到挤压模具中不同的流速分布，这能导致不一样的最终产品。根据所获得的填料状态，就能够相应地优化模具的结构。同样，模具的温度管理能起着重要的作用，因为，只有均衡的温度分布与确定最佳的壁厚，才能在模制成型件的过程中确保精确的挤压。仿真注塑过程中填料的状态，用户可以采用SolidWorks-Partnerprodukten合作伙伴软件产品PDM、SAP-Integration-企业管理解决方案，即企业资源计划一体化、Analyse-分析和Fertigung-生产等集成一个完整的系统解决方案，以评估模制成型件的薄壁和厚壁部位之间的相互影响，以致在生产过程中不会在成型件上出现空隙或凹陷。

目前，SolidWorks公司针对2017的版本的计算流体动力学软件增加了新的功能。多参数响应的基于曲面优化将添加到参数算例。您可以对多个输入变量执行优化算例。 您可以将几何图形或模拟参数选作变量。目标优化功能可以最大化、最小化或匹配目标值或目标总和。 您可以为每个目标设置不同的重量因子，以对目标函数考虑每个目标的重要性。SolidWorks Flow Simulation流体仿真软件作为开发工具不可分割的一部分，为设计过程实现线性化作出了贡献。在寻找决策时该软件提供了对问题的答案，并直接影响到模具的设计，对于力求高效地进行产品开发的所有企业来说，这种软件是经济和必需的。(