塑性成型中CAE的应用.doc

塑性成型中CAE的应用 CAE在塑料模具设计中的应用 10709010432 易湘 CAE ( Computer Aided Execution)(31即计算机辅助工程技术，它出现是计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM )技术向纵深方向发展要求。一般M为它是一个包含数值计算技术、数据库、计算机图形学、工程分析与仿真等内一个综合性软件系统，其核心技术是工程问题模型化和数值实现方法。就塑料模具计算机辅助工程技术而言，它主利用高分子流变学、传热学、数值计算方法和计算机图形学等基本理论，对塑料成型过程进行数值模拟，模具制造之前就可以形象、直观计算机屏幕上模拟实际成型过程，预测模具设计和成型条件对产品影响，发现可能出现缺陷，为判断模具设计和成型条件是否合理提供科学依据。计算机技术快速发展，对各种塑料成型过程模拟成为塑料加工业研究热点。下面介绍一下CAE技术注射成型和气体辅助注射成型。 （一）注射成型 注射模CAE中，可作充模流动、保压、冷却及翘曲变形等分析。充模流动分析主要可以作以下工作:优化浇注系统，包括平衡流动基础上确定合理流道尺寸、分布及最佳浇口数量、位置和形状;优化注射工艺参数、流动前沿分析;熔接线和气穴位置分析;压力场、温度场和速度场分析。保压过程是指到满意制品，充模结束时仍需较高保压压力作用下向型腔内继续注料，以弥补温度、压力变化造成体积收缩。保压过程实质是补料，主要用于预测熔体型腔补料与压实过程压力场、温度场，计算体积收缩和型腔剪切应力及密度变化情况。冷却过程中熔融塑料发生固化，固化过程中放出热量模具由冷却介质带走。该过程中模具型腔温度高低及均匀性直接影响到注塑件生产效率和质量。苌主要设计参数包括:冷却，管道尺寸、位置及各冷tp管道连接关系等几何参数和冷却介质流量、进口温度等物理参数。一个好冷却系统应该使模具达到快速、均衡冷却，以减少冷却时间，提高成型效率，并减少或避免塑件翘曲变形、残余应力及表面质量缺陷等，提高产品质量。翘曲变形分析是应用力学基本原理及有限元/有IsW差分等数值算法，计算塑件成型尺寸及变形量。 （二）气体辅助注射成型 气体辅助注射成型是传统注射成型基础上发展起来一种创新注射成型工艺。其特点:充填阶段，向型腔内注入高压气体;保压阶段，继续注入高压气体，以弥补因　熔体冷却而引起收缩。气体、熔体这两种性质完全不同物质动力　学相互作用，使成型过程模拟非常复杂。控制方程　采用非牛顿流体非等温下Hele—Shaw流动，但气熔界面，认为气体、熔体两相介质不混合。这样，流　场求解变为对熔体流动方程求解，仅气熔界面上力口上气体压力边界条件。一般采用粒子跟踪法或控制气体法确定气熔界面。用气体辅助设计成型过程CAE技术，可以解　决下列问题:发现气体、气穴冲透等潜质量问题;　确定熔体最优体积、注人气体最佳切入时间等工艺参数;获多型腔系统整个加工过程中物料及　气体分布;优化流道、浇注系统尺寸、布置方案等。 三、注塑模CAE软件介绍 注塑模CAE软件是根据塑料加工流变学、传热学和数值计算方法的基本理论，建立塑料熔体在模具型腔中流动、传热的物理数学模型，利用计算机图形学技术在计算机屏幕上形象、直观地模拟出实际成型中熔体在型腔中的动态充填过程、保压过程和冷却过程，定量地给出成型过程的状态参数。 MF软件是由一家专门从事塑料计算机辅助工程分析(CAE)的软件和咨询公司(MOLDFLO~)开发的。MOLDFLO~软件可以模拟整个注射过程以及这一过　程对注射成型产品的影响。它主要包括流动模拟模块(MF~Flow)、冷却模拟模块( MF/Cool )、保压分析模块(MFIPack )、翘曲分析模块( MFl9Crrap )、MF/SHRINK模腔尺寸确定、MF/STRESS结构应力分析、MF/O~M注塑机参数优化、MF/GAS气体辅助注射分析、MF/FIBER塑件纤维取向分析等模块，通过模拟与分析可以判断模具结构的合理性和成型工艺参数的适宜性。最新版本可以自动建立和运行一系列的分析，分析结束后，分析结构将自动生成。塑料制品的许多缺陷都与树脂在模具中的流动方式有关，MPI（MoldFlow Plastics Insight注塑成型模拟分析，简称“MPI”）通过数值分析，可以对充填过程进行模拟、预测和显示熔体流动前沿的推进方式、充填过程的压力和温度变化、气穴和熔接痕的位置等，帮助工艺人员在试模前对可能出现的缺陷进行预测，找出缺陷产生的原因并加以改进，提高一次试模的成功率。、、余卫东，陈建，MoldFlow软件在注塑成型过程中的应用，《广东塑料》，No.7，2001、田光辉..MasterCAM在型腔模设计与制造中的应用.清华大学出版社.2001、邓小瑜.Pro/MOLDESIGN