模具設計的過程一般是這樣的:從用戶那里接到塑料制品圖(可能是二維的,也可能是三維的),模具設計工程師根據產品的類型、特點以及形狀考慮采用合適的結構進行設計,即采用什么樣的模具結構可以成型出該塑料件。在此過程中,結構設計工程師還要根據制品的某些特定要求結合自己的經驗選擇流道類型、尺寸,澆口類型、數量、尺寸、位置并確定分流道的數量、尺寸等,以保證所設計的模具除了結構上合理外,在澆注和冷卻系統(tǒng)方面也是可行的。
U5-8It2OR Q1|6;4L 顯然,模具設計對于結構設計工程師的要求是十分苛刻的。他不僅要具有結構設計的經驗,還要具有成型材料、成型工藝方面的諸多知識,或者說,設計的成敗在很大程度上依賴于模具設計者的經驗。即使一個設計工程師具有很好的模具設計經驗,但是他仍然面臨許多新的問題,因為實際中的產品往往是千變萬化的。有時候一個細微的變化或者特定的產品要求可能使得已有經驗不可用,或者即使可用但在實際試模之前,也無法進行有效的驗證。這導致了模具設計過程具有明顯的設計——修正——再設計的特點。如何減少該過程中的循環(huán)次數,使初始設計應達到或者逼近合用的結果,這在實踐中具有重要意義。
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<)LR CAE分析正是解決上述問題的理想工具。原因是,該工具建立在相對準確的數學模型基礎之上,從而可以近似獲得實際指導生產實踐的結果,此外,計算的快捷性使得在實際試模前,可以對于多個澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進行評估直至優(yōu)化,從而達到縮短設計和制造周期,提高質量的目的。
tboQn~&4 b'SP,}s5" 本文就CAE分析中注意的幾個問題、做法作一些介紹,并給出一些事例進行說明。
)lt1I\n*k (||qFu9a (1)明確分析要求和重點。不同的制品,進行CAE分析的目的是不同的。對于外觀件,不允許在表面上出現影響外觀的注塑缺陷,如熔結痕等;對于非外觀件,燒結痕的位置并不重要,但是如果制品具有嚴格的裝配關系,則允許的翹曲和變形量成為追求的主要目標。此外,所有的制品一般都要求能夠滿足平衡流動、均勻填充的要求。實踐中,同時滿足多種要求是困難的,多數情況下是以滿足一個主要的要求為主,在此前提下,再滿足別的要求。因此在明確分析要求的基礎上,還要分清楚哪些是本次分析的主要要求。
ipMSMk7gx *2~WP'~PQd 確定了分析的要求和重點后,還要初步認定修改或者變動哪些參數。比如說,影響熔結痕位置的主要因素是澆口的位置和制品的形狀特點,而制品的形狀一般是不允許變動的;影響翹曲和變形量的因素則主要是制品的形狀,從工藝的角度看,注射壓力過大、保壓時間過長和冷卻不均勻都可以導致翹曲變型過大。除了制品結構本身的特點外,澆口、流道的尺寸都可以直接影響到型腔內的注射壓力,冷卻水道的尺寸和布置情況則直接影響到冷卻的均勻程度。這些因素又間接地影響到了制品的變形和翹曲。
z__t8yc3 a%HNz_ro (2)分析制品結構的特點。使用專業(yè)的CAE分析軟件進行注塑流動模擬,首先都要進行幾何建模,一般來說,這一過程要花費很長的時間。為此,要對幾何模型作適當程度的簡化以縮短建模時間,提高計算效率。目前,一些CAE軟件已經具有從專業(yè)化的CAD軟件中直接輸入實體模型,再使用該軟件中特定的中性面抽取工具提取中性面進行計算的功能,但是在制品的結構較為復雜時會產生諸多問題。因此,簡化對計算結果影響不顯著的細節(jié)仍然具有很大的意義。
@+zWLq!1pB 1 Vc_jYO@ 簡化的方法可以根據專業(yè)化軟件提供的不同功能進行。簡化的原則是與整個制品的尺度相比較可以忽略的細微結構,距離澆口較遠或與料流方向相互平行的細節(jié)也可以忽略。至于網格的劃分,最好根據制品的不同結構,在不同的區(qū)域采用不同尺度的網格,以獲得計算精度較高的結果,在計算翹曲和變形時尤其如此。
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