模具CAE的应用基础

4模具CAE的应用基础本章内容：介绍CAE技术在注塑模具分析以及覆盖件模具分析中的应用知识

对注塑流动、保压、冷却等注塑成型过程进行数值模拟、可视化动态显示以及统计计算。使得模具制造之前，预测模具设计和成型条件对产品地影响，发现可能出现的缺陷，为判断模具设计条件是否合理提供科学的依据。有效降低产品、模具设计的盲目性。縮短制造周期，降低生产成本。塑料成型分析的优点4.2注塑成型分析系统主要功能

浇口位置预测分析系统根据用户输入的材料特性参数、工艺参数、模具状态参数，结合几何模型造型特征，预测最合适的浇口位置，使熔体尽可能同时充满整个型腔，塑料件在成型过程中产生最小的变形，避免熔接痕和气孔的产生。

流动分析

流动分析可以预测熔体流经流道、浇口填充型腔的过程。预测所需的注射压力和锁模力平衡流道系统设计预测熔接线的位置预测可能存在的气穴位置预测制品中的分子流动或纤维取向

一维流动分析

所谓一维流动，指的是熔体的流动可以用单方向的路径来表征，简称为流动（flow）。注塑型腔内塑料熔体的流动可以分为三种基本形式：

1）圆管流动2）矩形板流动3）径向流动一维流动的三种形式二维流动分析

二维流动分析就是将任意形状的三维塑件模型展平成二维模型并分解成许多一维流动的基本单元来进行一维分析。

三维模型无盖盒子展开为二维模型展平三维模型圆桶近似展开为二维模型展平三维模型圆桶近似展开为二维模型冷却分析

通过冷却分析可以优化加工条件；改进型腔表面冷却均匀性；减少残余应力的翘曲变形，改善制品质量；缩短冷却周期，提高生产率；改进制品设计，避免局部冷却不均；确定冷却条件，冷却设备；降低生产成本。

据统计，注塑成型周期中5%的时间用于注塑成型，15%时间用于顶出，80%的时间用于冷却。

注射成形后的塑件在型腔中的冷却，其80％～95％的热量是通过模具金属传导至冷却水路中去，所以模具温度的设计可以看成冷却水路的设计。

衡量冷却系系统优劣的的标准主要要有两条：：冷却时间是是否最短；；塑料制品表表面温度是是否均匀。。翘曲分析翘曲分析可可以获得翘翘曲变形的的完全描述述，包括线线性、线性性弯曲和非非线性，并并形象化的的显示不同同位置的翘翘曲量，同同时指出产产生翘曲的的主要原因因以及相应应的补救措措施。材料和注塑塑工艺分析析在注塑成型型分析中同同时可以进进行塑料材材料和注塑塑工艺的分分析。对于于熔体充填填不理想的的情况，可可以重新选选择合适的的注塑材料料，如流动动性能的提提高等。此此外可以修修改注塑的的工艺，由由此为模具具的试模和和制品的生生产提供指指导性的意意见。4.3注塑模具CAE软件的组成成部分数据库常用的一些些注塑模流流动模拟分分析软件如如Moldflow软件包均带带有塑料材材料性能数数据库，提提供世界各各国主要塑塑料制造企企业所生产产的各种塑塑料的性能能参数，以以供系统在在计算中查查询。几何造型和和网格划分分模块几何造型模模块用于型型腔、浇注注系统和冷冷却系统的的实体造型型，是整个个CAE分析的基础础。一般的的注塑模拟拟软件均提提供造型功功能，可以以方便的生生成浇口、、浇道、分分流道、冷冷却管等模模型元素。。工艺参数设设置模块在分析之前前要预先指指定工艺参参数，包括括充填时间间，注塑温温度，流量量，注塑压压力，模具具表面温度度等，供分分析计算模模块调用。。分析计算模模块包括流动分分析、保压压分析、冷冷却分析和和翘曲分析析模块等，，是注塑模模CAE分析软件的的核心。结果显示将CAE软件得到的的结果可视视化，可提提供压力场场、速度场场、温度场场、应力场场等的瞬态态图及动画画显示。模模具设计人人员根据这这些图表和和数据，判判断模具设设计是否合合理，并进进行修改。。4.4注塑成型分分析的一般般流程分析材料库选择材料材料文件塑件库编辑模型网格文件工艺库选择工艺工艺文件流动分析冷却分析翘曲分析结果流动分析翘曲分析冷却分析三维冷却分分析的步骤骤：（1）塑件造型型；（2）冷却线路路造型；（3）运行分析析程序；（4）显示分析析结果，进进行评价；；（5）修改冷却却线路或者者改变冷却却液温度和和流量；（6）重新运行行分析程序序，优化结结果。计算步骤前置处理工艺参数设设置分析计算后置处理前置处理所谓前置处处理是指在在进行计算算机辅助分分析之前所所要做的数数据准备，，如分析对对象的计算算机辅助造造型、有限限元网格的的划分，以以及初始数数据设置。。造型中的曲曲面缺陷由于存在隙隙缝，分析析时可能造造成错误。。网格划分后后的手机外外壳图13.3-6网网格划分后后的手机外外壳注塑分析的的参数设置置材料选择择工艺设置置充填控制制速度/压压力保压控制制模具温度度塑料温度度纤维方向向工艺设置置注塑件成成型分析析经过流动动模拟分分析，结结果如可可见熔融融塑料在在型腔中中流动填填充情况况良好，，无短射射现象；；但有大大量熔接接线及气气穴，熔熔接线及及气穴位位置如图图所示。。压力及温温度分布布型腔压力力场和温温度场分分布情况况显示压压力与温温度均以以浇口位位置为中中心递减减，最大大压力为为148.6MP。流动过程程中的剪剪切应力力和剪切切速度，，均在材材料要求求范围内内，模壁壁处最大大剪切应应力为8.7MP。压力分布布应力分布布三种浇口口改进方方案三种方案案的分析析结果改进方案填充时间（S）最大锁模力(T)最大注射压力(MP)最大收缩率(%)A0.9916.1860.794.19B1.1119.0890.283.96C1.1118.1486.545.14塑件产生生翘曲的的因素塑件本身身的结构构和形状状导致产产品易变变形；模具结构构的设计计导致的的变形；；注塑工艺艺的设计计与控制制导致的的变形。。手机外壳壳注塑时时的温度度分布手机外壳壳模具的的冷却水水道布局局塑件翘曲曲分析改进后分分析由于手机机外壳的的结构由由其功能能设计已已定，因因此只有有进一步步改进模模具上的的冷却系系统。根根据上述述分析，，减少上上表面冷冷却水道道的数量量，而增增加下表表面冷却却水道的的数量，，并将愿愿来位于于圆弧凹凹槽处的的冷却水水道移离离，冷却却管与型型腔的距距离调整整为12mm，比上上表表面面15mm减少少3mm，以增增加加下下表表面面的的冷冷却却作作用用。。经翘翘曲曲分分析析后后，，手手机机外外壳壳的的翘翘曲曲变变形形明明显显改改善善，，由由原原来来的的最最大大翘翘曲曲量量0.71mm，减小小到到0.23mm。4.8覆盖盖件件分分析析覆盖盖件件的的展展开开计计算算覆盖盖件件分分析析广广泛泛应应用用于于汽车工业业汽车的外外壳，各各种零部部件。日用品工工业茶杯、热热水器、、水池等等。电子工业业各种支架架及插件件。覆盖件锻锻压加工工常见问问题：下料尺寸寸的精确确定义。。材料的厚厚薄变化化。材料的起起皱。材料的开开裂。覆盖件的的回弹。。一个应用用例子FASTFORM的应用实实例选择FASTBLANK菜单，选选择所有有面。选择材料料，这里里内置数数据库可可以自定定义。选择材料料厚度选择压力力方向，，系统默默认为Z轴。点击OK按钮则网格划划分的对对话框出出现，输输入网格格的尺寸寸。或者者由系统统自动生生成。关闭渲渲染，，观察察网格格，选选择YES或NO。。系统自自动计计算下下料尺尺寸和和形状零件变薄分分布分析这里以百分分数显示，，－20表表示比原厚厚度薄20％。在分析中施施加压边力力应用上压边边力设置在在钣金零件件网格模型型的边界上上，并将压压边力转换换为单元边边界上的法法向张力图7－15压边力的施加安全区域分分析零件成形之之后的边界界变化的位位移情况图7－24边界位移图成形极限图图成形极限图图是一个模模型应变状状态图，每每个节点的的应变被绘绘制到主应应变和次应应变轴上，，在成形极极限图上的的每个点的的位置可以以用于确定定成形的模模式和零件件在局部区区域的成形形能力，所所谓成形能能力是指零零件是否安安全或者是是否具有一一些拉裂或或起皱趋势势的区域图7－25成形极限图分析的优点点：改善下料预预测和材料料成本计算算的精确性性，可以精精确到1.4%。在对材料报报价时可以以快速得到到结果。减少模具的的试验时间间。改善一个公公司的管理理计划。本章思考题题注塑塑流流动动分分析析可可以以解解决决模模具具设设计计制制造造哪哪些些问问题题？？解决决塑塑料料件件的的熔熔接接痕痕有有哪哪些些方方法法？？塑料料成成型型分分析析的的主主