注塑模具的关键技术-贝斯特全球最豪华最新版

  注塑模具的关键技术 一、发展概况和应用背景 塑料工业近 20 年来发展十分迅速，早在 7 年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产 量的总和，塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中 得到了广泛的应用。塑料制品成形的方法虽然很多，但较主要的方法是注塑成形，世界塑料成形模具产量 中约半数以上是注塑模具。 随着塑料制品复杂程度和精度要求的提高以及生产周期的缩短，主要依靠经验的传统模具设计方法已不 能适应市场的要求，在大型复杂和小型精密注射模具方面我国还需要从国外进口模具。 二、关键技术和实用功能
  1．用三维实体模型取代中心层模型 传统的注塑成形仿真软件基于制品的中心层模型。用户首先要将薄壁塑料制品抽象成近似的平面和曲 面，这些面被称为中心层。在这些中心层上生成二维平面三角网格，利用这些二维平面三角网格进行有限 元计算，并将较终的分析结果在中面上显示。而注塑产品模型多采用三维实体模型，由于两者模型的不一 致，二次建模不可避免。但由于注塑产品的形状复杂多样、千变万化，从三维实体中抽象出中心层面是一 件十分困难的工作，提取过程非常繁琐费时，因此设计人员对仿真软件有畏难情绪，这已成为注塑成形仿 真软件推广应用的瓶颈。 hscae 3d 主要是接受三维实体/表面模型的 stl 文件格式。现在主流的 cad/cam 系统，如 ug、 pro/engineer、catia 和 solidworks 等，均可输出质量较高的 stl 格式文件。这就是说，用户可借助任 何商品化的 cad/cae 系统生成所需制品的三维几何模型的 stl 格式文件，hscae 3d 可以自动将该 stl 文件转化为有限元网格模型，通过表面配对和引入新的边界条件保证对应表面的协调流动，实现基于三维 实体模型的分析，并显示三维分析结果，免去了中心层模拟技术中先抽象出中心层，再生成网格这一复杂 步骤，突破了仿真系统推广应用的瓶颈，大大减轻了用户建模的负担，降低了对用户的技术要求，对用户 的培训时间也由过去的数周缩短为几小时.为基于中心层模型和基于三维实体/表面模型流动分析模拟 图 情况对比图。
  2．有限元、有限差分、控制体积方法的综合运用 注塑制品都是薄壁制品，制品厚度方向的尺寸远小于其他两个方向的尺寸，温度等物理量在厚度方向的 变化又非常大，若采用单纯的有限元或有限差分方法势必造成分析时间过长，无法满足模具设计与制造的 实际需要。我们在流动平面采用有限元法，厚度方向采用有限差分法，分别建立与流动平面和厚度方向尺 寸相适应的网格并进行耦合求解，在保证计算精度的前提下使得计算速度满足工程的需要，并采用控制体 积法解决了成形中的移动边界问题。对于内外对应表面存在差异的制品，可划分为两部分体积，并各自形 成控制方程，通过在交接处进行插值对比保证这两部分的协调。
  3．数值计算与人工智能技术的结合 优选注塑成形工艺参数一直是广大模具设计人员关注的问题， 传统的 cae 软件虽然可以在计算机上仿真 出指定工艺条件下的注塑成形情况，但无法自动对工艺参数进行优化。cae 软件使用人员必须设置不同的工艺条件进行多次 cae 分析， 并结合实际经验在各方案之间进行比较，才能得出较满意的工艺方案。同时， 在对零件进行 cae 分析后，系统会产生有关该方案的大量信息(制品、工艺条件、分析结果等)，其中分析 结果往往以各种数据场的形式出现，要求用户必须具备分析和理解 cae 分析结果的能力，所以传统的 cae 软件是一种被动式的计算工具，无法提供给用户直观、有效的工程化结论，对软件使用者的要求过高，影 响了 cae 系统在更大范围内的应用和普及。