ProE模流分析教程 第一章 计算机辅助工程与塑料射出成形

发布日期:[10-12-17 18:10:19] 浏览人次:[]

解法所建立的一套描述塑料射出成形之热力历程与充填/保压行为模式,经由人性化接口的显示,以获知塑料在模穴内的速度、应力、压力、温度等参数之分布,塑件冷却凝固以及翘曲变形的行为,并且可能进一步探讨成形之参数及模具设计参数等关系。理论上,模流分析可以协助工程师一窥塑料成品设计、模具设计、及成形条件的奥秘,其能够帮助生手迅速累积经验,协助老手找出可能被忽略的因素。应用模流分析技术可以缩减试模时间、节省开模成本和资源、改善产品品质、缩短产品上市的准备周期、降低不良率。在CAE领域,塑料射出模流分析已经存在具体的成效,协助射出成形业者获得相当完整的解决方案。

塑料射出模流分析所需的专业知识包括:

                ․材料特性—塑料之材料科学与物理性质、模具材料和冷却剂等相关知识。

․设计规范—产品设计和模具设计,可参考材料供货商提供的设计准则。

․成形条件—塑料或高分子加工知识以及现场实务。

市场上模流分析软件大多数是根据GHS(Generalized Hele-Shaw)流动模型所发展的中间面(mid-plane)模型或薄壳(shell)模型之2.5D模流分析,以缩减求解过程的变量数目,并且应用成熟稳定的数值方法,发展出高效率的CAE软件。加以90%的塑料成品都是所谓的薄件,2.5D模流分析的结果具有相当高的准确性,佐以应用的实务经验,再结合专家系统,2.5D模流分析仍将主导模流分析的技术市场。薄壳模型要求塑件的尺寸/肉厚比在10以上,因此着重在塑料的平面流动,而忽略塑料在塑件肉厚方向的流动和质传,因此可以简化计算模型。就典型的模流分析案例而言,一般大约需要5000~10000个三角形元素来建构几何模型,目前2.5D模流分析方法在厚度方向使用有限元素差分法(finite difference method)分开处理,因此比较不会影响计算效率。通常,2.5D模流分析软件可以读取的档案格式包括.STL、. .IGES、 MESH、STEP等档案格式。

目前,市面上可以看到的塑料射出成形仿真软件如下表:

软件名称

开发单位

C-MOLD

A.C.Tech. (美国)

MOLDFLOW

Moldflow PTY (澳洲)

SIMUFLOW

Gratfek Inc. (美国)

TM Concept

Plastics & Compute Inc. (意大利)

CADMOULD

I. K. V. (德国)

IMAP-F

(株)丰田中央研究所(日本)

PIAS

Sharp 公司(日本)

TIMON-FLOW

TORAY公司(日本)

POLYFLOW

SDRC (美国)

CAPLAS

佳能(日本)

MELT FLOW

宇部兴产(日本)

SIMPOE

欣波科技(台湾)

MOLDEX

科盛科技(台湾)

INJECT-3

Phillips(荷兰)

 

Dassault(法国)

Pro/E Plastics

PTC (美国)

1-4  模流分析软件的未来发展

传统2.5D模流分析的最大困扰在于建立中间面或薄壳模型。为了迁就CAE分析,工程师往往在进行分析之前先利用转档或重建的方式建构模型,相当浪费时间,甚至可能花费分析时间的80%以上在建模和修模。新一代的模流分析软件舍弃GHS流动模型,直接配合塑件实体模型,求解3D的流动、热传、物理性质之模型方程式,以获得更真实的解答。3D模流分析技术的主要问题在于计算量非常大、计算的稳定性问题和网格品质造成数值收敛性的问题。目前,3D模流分析技术应用的模型技术有下列:

․双域有限元素法(dual-domain finite element method):

将塑件相对应面挑出,以两薄壳面及半厚度近似实体模型,配合连接器(connector)的应用以调节流动趋势。此技术对于肉厚变化较大的产品,有应力计算的误差和适用性的问题。应用上可能遭遇缝合线预测错误、流动长度估算错误等问题。使用此法的软

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