Page 108 - 《橡塑技术与装备》2023年12期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

基于 Ansys Workbench 的吹膜模头

热膨胀模拟分析

黄一帆，王侠武
( 广东金明精机股份有限公司，广东 汕头 515098)

摘要 ： 本论文基于 Ansys Workbench 软件对吹膜模头的金属热膨胀进行数值模拟分析，分析零件间公差选择对模头装配精度
的影响。吹膜模头是塑料薄膜制造的重要工具，在高温工作环境下，金属材料会受到热膨胀影响，从而可能导致模头不同零件之
间装配关系的变化。因此，了解和优化模头的热膨胀行为对于提高吹膜模头装配质量至关重要。
本研究通过 Ansys Workbench 的有限元模拟分析，深入探究了吹膜模头金属热膨胀的特性，并在此基础上通过合理的公差选
择来优化模头性能。这对于塑料薄膜制造行业的工程师们在设计和生产吹膜模头时具有重要的指导意义。同时，本研究也为其他
金属构件在高温工作环境下的热膨胀分析提供了一种有效的仿真方法和优化思路。
关键词 ： 吹膜 ；模头 ；金属热膨胀 ； Ansys Workbench
中图分类号 ： TQ320.66 文章编号 ： 1009-797X(2023)12-0050-04
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2023.12.011

0 引言 模拟方法，用于研究金属材料在热载荷下的热传导、
吹膜模头作为塑料薄膜制造中的核心设备，在包 应力分布和变形行为。这种方法结合了热传导方程和
装、农业、建筑等多个领域扮演着重要的角色。吹膜 弹性力学方程，通过数值求解来模拟金属在稳态和瞬
技术通过挤出熔融塑料，形成连续的薄膜，为各行业 态热载荷下的响应。
提供了高质量、高效率的包装和覆盖解决方案。吹膜 在稳态热固耦合仿真中，建立金属材料的几何模
模头是整个吹膜生产线的核心组成部分，其性能直接 型，定义材料的热学性质、边界条件和初始温度分布。
关系到生产效率、薄膜品质和产品的竞争力。 然后采用热传导方程，即热扩散方程，来描述金属材
然而，吹膜模头在高温工作环境下长期运行，金 料的温度分布。热传导方程描述了温度场的传导过程，
属材料受到热膨胀的影响，从而可能导致模头不同零 考虑了热源或热边界条件对温度分布的影响。在稳态
件之间装配关系的变化，影响模头精度及塑料薄膜成 条件下，温度场不随时间变化，因此可以通过数值求
型效果。因此，对吹膜模头的金属热膨胀特性进行深 解热传导方程，得到金属材料在稳态热载荷下的温度
入研究和优化分析显得尤为重要。通过对吹膜模头的 分布。
热膨胀行为进行模拟分析，并结合公差选择进行优化， 在稳态热固耦合仿真中，还需要将热传导方程和
可以帮助工程师们更好地了解和改进吹膜模头的设计， 弹性力学方程耦合起来。弹性力学方程描述了金属材
从而提高生产效率和产品质量，满足不断发展的市场 料在受力作用下的应力分布和变形行为。应力分布与
需求。 温度场相互影响，因为温度变化会导致材料的热膨胀
因此，本论文将基于 Ansys Workbench 软件对吹 或收缩，从而引起应力的产生或释放。通过将热传导
膜模头的金属热膨胀进行模拟分析，并结合公差选择 方程和弹性力学方程耦合起来，可以获得金属材料在
来优化模头性能。通过本研究，我们期望为吹膜模头 稳态热载荷下的应力分布和变形行为。
的设计和制造提供有益的指导，并为其他类似金属构 在瞬态热固耦合仿真中，除了考虑稳态仿真中的
件在高温工作环境下的热膨胀分析提供有价值的借鉴。

作者简介 ：黄一帆（1995-），男，机械助理工程师，从事
1 研究方法
挤出系统设计、模拟仿真设计和管理工作。
金属稳态及瞬态热固耦合仿真是一种重要的数值 收稿日期 ：2023-07-21

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