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SOLIDWORKS Plastics 模流分析基础与功能介绍

发布时间:2019-11-18

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模具是工业生产的基本设备,但合格率取决于设计。面对模具设计的分析需求,科学家在20世纪70年代后期开始研究模具中聚合物的流变问题,以提高模具生产的合格率。

目前,工业上常用的工程塑料主要分为两类。第一类是热塑性塑料,如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)等普通塑料。热塑性塑料的特点是可回收和二次制造。第二类是热固性塑料,如电磁兼容、LSR等,常用于集成电路封装或插头等的封装材料中。它的特点是不能回收再加热制造。因此,模具的选择取决于塑料的分类。除了热固性塑料和热塑性塑料之间的差异之外,注射成型期间的模具选择指数也将基于塑料的粘度系数(图1)和比体积系数特性(图2)。


模流分析

分析所需的参数

为了模拟和分析注射成型过程的质量,首先需要确定输入的影响参数是否正确。

模流分析

图3模型流分析的参数准备

就温度参数而言,必须在分析之前获得注塑机(主要是现有注塑机)的喷嘴温度。在注射成型过程中,螺杆通常设定多个部分的温度。通常,前端喷嘴的温度作为材料温度。如果模具具有热流道设计,热流道的温度信息也必须添加到模具流动分析中(图4)。

模流分析

除了上述温度信息,模具温度也将是影响分析结果的重要因素之一。大多数注塑厂将配备模具温度机器。因此,有必要知道水道的温度。冷却液的类型通常分为水和油。通常,如果模具需要更高的模具温度,油将被用作冷却液。由于水在超过100℃时会开始蒸发(图5),因此在高模具温度的要求下,水不是一个好的选择。现在模具温度技术的发展已经发展到快速冷却和快速加热技术的出现,这也可以在塑料软件中考虑(图6)。

模流分析

压力参数在塑料模具流动分析软件中,通过设置多级螺杆的百分比来控制注射速度(图7),并且可以设置最终注射压力。结果,填充后的最终压力值以彩色图表的形式显示。在压力保持的压力值设置中,80%的压力可以根据填充后的最终压力值来执行,或者压力值兆帕可以直接设置为压力保持设置(图8)。

模流分析

时间上的控制差异取决于材料类型和制造过程的长度。例如,也是防抱死制动系统的材料系列将根据同一家公司生产的不同型号的材料而有所不同,例如其机械性能、粘度比体积,甚至结晶和无定形材料。此外,流动通道的长度或模型的复杂性也是影响注射成型的整个成型时间的主要因素。即使对于相同系列的防抱死制动系统,从PA707到PA765的齐眉防抱死制动系统,材料的选择也会在相同的机理上产生不同的结果。许多产品将添加纤维或粉末以增加强度。虽然强度得到了有效的提高,但是会发现当不添加纤维时不会出现短射,但是当添加纤维时会出现短射问题。因此,需要更高的温度才能使这些添加剂从模腔中的塑料中流出。

在设备选择方面,市场上有多种注塑机,包括螺杆式和柱塞式、卧式和立式。在SOLIDWORKS Plastics中,注塑机被简化为只需要三个重要参数,可以满足市场上大多数注塑机的设定要求。它的三个主要参数是1。喷射压力极限2。螺钉直径3。参考注射速率。这有助于操作者容易地输入注塑机的参数,并且适用于目前市场上可买到的注塑机。对于水平(图10)和垂直(图11)注射成型机,水平和垂直之间的差异只能通过在软件中设置重力方向来表示。

模流分析

SOLIDWORKS塑料常用功能介绍
实心网格类型

SOLIDWORKS塑料实体网格模块分为四面体(图11)和六面体(图12)。在2014年版本中,六面体仅提供体素和回归网格。SOLIDWORKS塑料2015中正式添加了非正交体素网格。该网格主要从模型内部开始,并成长为长网格,附着到模型的表面。这种网格消除了塑料六面体体素网格的缺点,使模型外观不失真,获得了有效、准确的分析结果。因此,这种网格适用于高度敏感的光学元件产品,而四面体混合网格非常适用于一般流行的产品,面对不同的元件特性会有不同的优化网格选择。

SOLIDWORKS塑料

SOLIDWORKS Plastics2015增加了水道和流道的编辑选项,使同轴网格也成为用户可控制的项目,降低了模型失真率,提高了分析精度(图13)。

SOLIDWORKS Plastics模流分析

图13航道/跑道同轴网格的设置意图
对称分析
在未来SOLIDWORKS Plastics2015中,对于多腔模具的分析指令周期,增加了多腔模具的对称性分析。模具型腔的数量在网格部件中进行估计(图15),并且对称平面在网格生成后自动建立。

为了在模具型腔设计中进行快速而准确的分析,该结构通常是分开的。在2015版塑料中,对称性分析是在网格阶段进行的。当参数被设置时,对称平面被自动设置(图16)以减少总网格量并加速求解,或者生成对称网格特征以确保它不受每个空腔的网格生成差异的影响。

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