隨著模具行業(yè)的發(fā)展, 計算機輔助工程(CAE)技術(shù)已經(jīng)在塑料模具行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。它通過模擬塑料制品的成型過程,輔助模具設(shè)計工程師設(shè)計出精確、高效的模具;指導(dǎo)工藝師正確設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù)。在注塑模具行業(yè),CAE 軟件能在模具制造之前預(yù)測塑料熔體在型腔內(nèi)的流變行為,因而能提高模具設(shè)計質(zhì)量、降低模具成本、縮短模具制造時間,因而得到注塑模具行業(yè)的極大關(guān)注。
1 CAE 并行設(shè)計
1. 1 基本思想
以往在模具設(shè)計過程中,由于受到CAE工程師技術(shù)水平和CAE 軟件的限制,CAE 技術(shù)主要用于分析、驗證模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計,即結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師先將模具澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計完成,然后由CAE 工程師進行CAE 分析,通過流動、保壓、變形分析驗證澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)的可行性。這樣一來,一般周期較長,當(dāng)設(shè)計任務(wù)較為繁重時,無法及時完成分析任務(wù),限制了CAE 作用的發(fā)揮。通過不斷地實踐和經(jīng)驗積累,CAE 工程師提高了自身的技術(shù)水平,加之CAE 軟件的升級更新,CAE 分析的效率和質(zhì)量大為提高。為進一步提高CAE 技術(shù)的應(yīng)用效率,我們在模具設(shè)計過程中引入CAE 并行分析,不僅對制品設(shè)計進行驗證,而且對模具澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)進行指導(dǎo)性設(shè)計,優(yōu)化制品及結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,提高整個設(shè)計過程的效率。
1. 2 CAE 設(shè)計過程對比
傳統(tǒng)模具設(shè)計過程是制品、結(jié)構(gòu)、數(shù)模順序的設(shè)計,見圖1。CAE 分析處于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計之后,主要是對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果的驗證,同時驗證制品設(shè)計。當(dāng)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)缺陷時,則需反饋給結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品部門進行改進,提出改進措施。但由于時間的滯后,往往會造成設(shè)計工作的重復(fù)及工作量的增加,影響了模具設(shè)計進度。
2 CAE 并行設(shè)計實例
現(xiàn)以使用MPI(Moldflow Plastics Insight) 4.0軟件設(shè)計空氣取水機門蓋模具為例,簡要介紹CAE 并行設(shè)計在門蓋模具設(shè)計過程中的應(yīng)用。
2. 1 制品優(yōu)化設(shè)計
最制品最大外形尺寸為605 mm(長) ×360 mm(寬) ,主要壁厚為3 mm ,筋位最薄處為0. 8mm ,澆口形式為一側(cè)進膠。用戶要求制品為外觀透明制件,預(yù)選材料為透明聚碳酸酯( PC),制品收縮率為0.5 %。
由于采用了模具設(shè)計并行工程,在完成制品優(yōu)化設(shè)計的同時,模架設(shè)計也基本完成,在確定模具的型腔數(shù)、制品定位、模架大小后,可以根據(jù)以上輸入條件設(shè)計出準(zhǔn)確的CAE模型,CAE 設(shè)計模型如圖5所示。此套模具采用兩板模直澆口,澆口位于制品中心凹槽處。主流道尺寸為入口直徑,達4 mm ,雙邊斜度為2°,高度為110 mm。
3 結(jié)語
實踐證明,通過CAE 技術(shù)在模具設(shè)計過程中的并行應(yīng)用,可以提供制品優(yōu)化設(shè)計方案,指導(dǎo)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計,提高設(shè)計質(zhì)量,縮短設(shè)計周期,最大限度地發(fā)揮CAE 的技術(shù)優(yōu)勢。 |
