基于Fluent异型模杯模具的设计

花维维，倪俊芳

(苏州大学 机电工程学院，江苏 苏州 215021)

0 引言

传统模压设备由凹模和凸模组成模具，需要保证凸模和凹模表面的高精度要求。双子弹模压机主要用于模压女性模杯。双子弹模压机只有凸模和模型腔，故只需要保证凸模的精度。国内外对于女性模杯模压有广泛研究，并且取得一定进展。WU L等通过3D Solid 164元素以及模具之间的自动表面到表面接触来建模[1]，基于有限元分析，使用传统模具开发也能保证效率和表面质量。潘思晨通过三维数字参数化建模实现模杯个性定制化的功能[2]。由于女性个体模杯的差异性，而且对双子弹模压机的异型模杯模具成型研究甚少，因此需要对双子弹模压机异型模具设计提出新的要求。本文将通过UG建模，运用Fluent仿真模拟实际加工情况，采用正交试验设计和实验对比，加工出适用于双子弹模压机的最优异型模杯模具，并实验验证了其可行性。

1 热力学条件及热力学基础

双子弹模压机在模压成型过程中，存在热对流和热辐射两种热传递方式。由于双子弹模压机模腔壁面恒温，假设流体是不可压缩牛顿流体，采用微元法进行离散。因模腔内存在涡旋热流，且与时间、温度有关，可表示为：

T=f(x,y,z,τ)

(1)

式中：T为温度；x、y、z为空间坐标；τ为时间。

式(1)是三维瞬态温度场，如果温度值恒定，本双子弹模压机模压过程模型是恒温模式，所以有：

(2)

对于各相同性材料有傅里叶导热定律：

(3)

式中：λ表示各向同性材料的导热系数；后面3项依次代表x、y、z3个方向上的热流密度。……