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塑料托盤注塑模具設計的關鍵技術

2021/12/4 14:07:31??????點擊:
1、 發展(zhan)概況及應用背景
近(jin)20年用以(yi),塑料(liao)行業發(fa)展迅速(su)。早在七(qi)年后(hou),塑料(liao)的(de)年產(chan)量就超過了(le)鋼鐵和(he)有色金屬的(de)年總產(chan)量。塑(su)料托盤廣泛應用于(yu)汽車、機電、儀器儀表、航空航天等國家支柱產業以及與(yu)人民生活相關的(de)各個領域(yu)。雖然塑料(liao)制品的(de)成(cheng)型方法(fa)很多,但主(zhu)要的(de)方法(fa)是(shi)注射成(cheng)型。世(shi)界(jie)塑料(liao)成(cheng)型模具(ju)產量(liang)的(de)一半左右是(shi)注塑成(cheng)型

隨著(zhu)塑料制品復(fu)雜度(du)和(he)精(jing)(jing)度(du)要(yao)求的提高以及生產周期的縮短,傳統(tong)的以經(jing)驗(yan)為(wei)主的模(mo)具設計方(fang)法已不(bu)能滿足市場的要(yao)求。在(zai)大型復(fu)雜和(he)小型精(jing)(jing)密(mi)注(zhu)塑模(mo)具方(fang)面,中國還需要(yao)從(cong)國外進口模(mo)具
2、關鍵技術和(he)實用功能(neng)
1。將中心層模(mo)型替換為三維實體(ti)模(mo)型
傳統塑料托盤注(zhu)塑(su)模(mo)擬(ni)軟(ruan)(ruan)件之(zhi)中(zhong)基(ji)于(yu)(yu)產品(pin)(pin)的(de)(de)(de)中(zhong)心層(ceng)模(mo)型(xing)(xing)。用戶首先(xian)將薄(bo)壁塑(su)料(liao)制(zhi)品(pin)(pin)抽象(xiang)成(cheng)(cheng)(cheng)近似的(de)(de)(de)平(ping)面(mian)和表面(mian),稱為中(zhong)心層(ceng)。在這(zhe)些中(zhong)心層(ceng)之(zhi)上生成(cheng)(cheng)(cheng)二(er)(er)維(wei)平(ping)面(mian)三(san)角(jiao)形(xing)網格(ge),使(shi)用這(zhe)些二(er)(er)維(wei)平(ping)面(mian)三(san)角(jiao)形(xing)網格(ge)進行有限元(yuan)計(ji)算,并在下(xia)方平(ping)面(mian)之(zhi)上顯示最(zui)終分析結(jie)果(guo)。注(zhu)塑(su)產品(pin)(pin)模(mo)型(xing)(xing)大多(duo)采用三(san)維(wei)實體(ti)模(mo)型(xing)(xing)。由于(yu)(yu)兩個模(mo)型(xing)(xing)間的(de)(de)(de)不一致性,二(er)(er)次建模(mo)是(shi)不可避(bi)免的(de)(de)(de)。然(ran)而,由于(yu)(yu)注(zhu)塑(su)制(zhi)品(pin)(pin)形(xing)狀復雜(za)多(duo)樣,很難(nan)從三(san)維(wei)實體(ti)之(zhi)中(zhong)提取中(zhong)心層(ceng),提取過(guo)程非(fei)常繁瑣和耗(hao)時(shi)。因此,設計(ji)人員對仿(fang)真(zhen)軟(ruan)(ruan)件的(de)(de)(de)困難(nan)感到(dao)恐懼,這(zhe)已成(cheng)(cheng)(cheng)為注(zhu)射成(cheng)(cheng)(cheng)型(xing)(xing)仿(fang)真(zhen)軟(ruan)(ruan)件
HsCAE-3D廣泛應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)瓶(ping)頸,HsCAE-3D主要(yao)(yao)接受三(san)維(wei)實體曲面模型(xing)的(de)(de)(de)STL文件(jian)(jian)格(ge)式。目前主流的(de)(de)(de)CADCAM系統(tong),如UG、ProEngineer、CATIA、SolidWorks等,都能(neng)輸出高(gao)質量的(de)(de)(de)STL格(ge)式文件(jian)(jian)。換(huan)句話說,用(yong)(yong)戶可以在任何商(shang)業化CADCAE系統(tong)的(de)(de)(de)幫(bang)助下生成(cheng)所需產品的(de)(de)(de)三(san)維(wei)幾何模型(xing)的(de)(de)(de)STL格(ge)式文件(jian)(jian)。HsCAE 3D可以自動(dong)(dong)將(jiang)(jiang)STL文件(jian)(jian)轉換(huan)為有限元網格(ge)模型(xing),通過曲面匹(pi)配和引(yin)入新的(de)(de)(de)邊界條件(jian)(jian),保證相(xiang)應曲面的(de)(de)(de)協調流動(dong)(dong),實現基(ji)(ji)于三(san)維(wei)實體模型(xing)的(de)(de)(de)分析,并(bing)(bing)顯(xian)示三(san)維(wei)分析結果(guo),消除了中(zhong)心層(ceng)仿(fang)真技術中(zhong)先抽象中(zhong)心層(ceng)再生成(cheng)網格(ge)的(de)(de)(de)復雜步驟(zou),突破了仿(fang)真系統(tong)推廣應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)瓶(ping)頸,大大減輕了用(yong)(yong)戶建模負擔,降低(di)了對用(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)技術要(yao)(yao)求(qiu),并(bing)(bing)將(jiang)(jiang)用(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)培訓(xun)時(shi)間(jian)從過去幾周縮(suo)短到幾個小時(shi)。圖1顯(xian)示了基(ji)(ji)于中(zhong)心層(ceng)模型(xing)和三(san)維(wei)實體表面模型(xing)的(de)(de)(de)流動(dong)(dong)分析和模擬(ni)的(de)(de)(de)比較。

    2.有限(xian)元(yuan)、有限(xian)差分和體積(ji)控(kong)制方(fang)法(fa)的綜合應用
塑料托盤是薄壁制品。產品在厚度方向之上的尺寸遠小于其他兩個方向之上的尺寸,并且厚度方向之上的溫度等物理量變化非常大。如果采用簡單的有限元或有限差分法,分析時間會過長,無法滿足模具設計和制造的實際需要。我們在流動平面之上采用有限元法,在厚度方向之上采用有限差分法,分別建立和求解與流動平面和厚度方向尺寸相對應的網格。在保證計算精度的前提之下,計算速度滿足工程需要,采用控制體積法求解成形中的移動邊界問題。對于具有不同上下對應表面的產品,可將其劃分為體積的兩部分,并形成各自的控制方程。這兩個部分的協調可以通過連接處的插值和比較來保證
3。數值計算與人工智(zhi)能技術的(de)結合
注(zhu)塑(su)塑料托(tuo)盤工(gong)(gong)(gong)藝(yi)參數的(de)(de)(de)優化一直(zhi)是模具設(she)計(ji)(ji)人(ren)(ren)員(yuan)關注(zhu)的(de)(de)(de)問題。傳統(tong)的(de)(de)(de)CAE軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)雖然可以(yi)在(zai)計(ji)(ji)算(suan)(suan)機之上(shang)模擬特(te)定工(gong)(gong)(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)(jian)之下的(de)(de)(de)注(zhu)塑成型過程,但(dan)不(bu)能(neng)(neng)(neng)自動優化工(gong)(gong)(gong)藝(yi)參數。CAE軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)用(yong)(yong)戶(hu)必須為多個CAE分(fen)析(xi)(xi)(xi)設(she)置不(bu)同的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)(jian),并結(jie)(jie)(jie)合實際經驗對各種(zhong)(zhong)方案(an)(an)進(jin)(jin)行(xing)比(bi)較,以(yi)獲得更(geng)滿(man)意的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)方案(an)(an)。同時(shi),在(zai)對零件(jian)(jian)進(jin)(jin)行(xing)CAE分(fen)析(xi)(xi)(xi)之后,系(xi)(xi)統(tong)將(jiang)生(sheng)成大(da)量關于方案(an)(an)的(de)(de)(de)信息&40;產品、工(gong)(gong)(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)(jian)、分(fen)析(xi)(xi)(xi)結(jie)(jie)(jie)果(guo)等;,分(fen)析(xi)(xi)(xi)結(jie)(jie)(jie)果(guo)通常以(yi)各種(zhong)(zhong)數據字段的(de)(de)(de)形式出現,這要求用(yong)(yong)戶(hu)具有(you)分(fen)析(xi)(xi)(xi)和理(li)解CAE分(fen)析(xi)(xi)(xi)結(jie)(jie)(jie)果(guo)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)力。因此,傳統(tong)的(de)(de)(de)CAE軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)是一種(zhong)(zhong)被動的(de)(de)(de)計(ji)(ji)算(suan)(suan)工(gong)(gong)(gong)具,不(bu)能(neng)(neng)(neng)為用(yong)(yong)戶(hu)提(ti)供直(zhi)觀有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)程結(jie)(jie)(jie)論。對軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)用(yong)(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)要求過高(gao),影響(xiang)了CAE系(xi)(xi)統(tong)在(zai)更(geng)大(da)范圍之內的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)和推廣。針對上(shang)述不(bu)足,HsCAE 3D軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)在(zai)原有(you)CAE系(xi)(xi)統(tong)精確計(ji)(ji)算(suan)(suan)功能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)基礎(chu)之上(shang),將(jiang)知(zhi)識工(gong)(gong)(gong)程技(ji)術(shu)引入到系(xi)(xi)統(tong)開發之中,利用(yong)(yong)人(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)思維(wei)和推理(li)能(neng)(neng)(neng)力,代(dai)替用(yong)(yong)戶(hu)完(wan)成對大(da)量信息的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)(xi)(xi)和處理(li),并直(zhi)接提(ti)供指導性的(de)(de)(de)過程結(jie)(jie)(jie)論和建議,有(you)效(xiao)解決了CAE系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)復雜(za)性與(yu)用(yong)(yong)戶(hu)需求的(de)(de)(de)簡單性間(jian)的(de)(de)(de)矛盾,縮短了CAE系(xi)(xi)統(tong)與(yu)用(yong)(yong)戶(hu)間(jian)的(de)(de)(de)距離,將(jiang)仿真軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)從傳統(tong)的(de)(de)(de)“被動”計(ji)(ji)算(suan)(suan)工(gong)(gong)(gong)具提(ti)升(sheng)到“主動”優化系(xi)(xi)統(tong)。HsCAE 3D系(xi)(xi)統(tong)主要將(jiang)人(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術(shu)應用(yong)(yong)于初(chu)始工(gong)(gong)(gong)藝(yi)方案(an)(an)設(she)計(ji)(ji)、CAE分(fen)析(xi)(xi)(xi)結(jie)(jie)(jie)果(guo)的(de)(de)(de)解釋(shi)與(yu)評(ping)價(jia)、分(fen)析(xi)(xi)(xi)方案(an)(an)的(de)(de)(de)改進(jin)(jin)與(yu)優化

3、知識(shi)仿真系統(tong)之中(zhong)使用的主(zhu)要優化方(fang)法:


 基于案例推理的優化。它主要應用于離散值空間成形過程的初始設計。對產品形狀和澆注系統結構進行編碼,用特征參數描述尺寸信息。在收集和抽象以往成功流程設計的基礎之上,建立了以框架形式描述的案例庫索引和檢索機制40; 2)  基于人工神經網絡的優化。采用基于人工神經網絡的方法對工藝設計之中的注射時間、塑料托盤注射溫度等具有連續值空間的參數進行優化。利用優化目標函數,在一定的優化策略之下,得到優化系統確定的最優參數40; 3)  基于規則推理的優化。主要用于分析結果的解釋和評價。該系統建立的專家系統規則庫以注塑領域的專家知識為基礎,涵蓋短射、流動平衡、熔體降解、溫差控制、保壓時間、許用剪應力、剪切速率、鎖模力等知識,在分析和細化計算結果的基礎之上,驅動專家系統推理,對成型方案進行分析和評價,并給出具體的優化和改進建議

第一(yi)次模(mo)擬(ni)考試(shi)就是第一(yi)次模(mo)擬(ni)考試(shi)。4.圓(yuan)筒圓(yuan)筒系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)一(yi)般(ban)采用產(chan)(chan)品(pin)和(he)轉輪系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的三(san)維(wei)(wei)流動和(he)保(bao)壓綜(zong)合(he)分析(xi)(xi)。產(chan)(chan)品(pin)為三(san)角(jiao)形單位。HSCAE 3D系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)通過半解析(xi)(xi)方法解決了(le)混合(he)單元(yuan)的集成問(wen)題。這(zhe)樣(yang),HSCAE 3D系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)不僅可(ke)以分析(xi)(xi)單個(ge)模(mo)具的大型復雜(za)產(chan)(chan)品(pin),還可(ke)以分析(xi)(xi)小型多(duo)精度(du)產(chan)(chan)品(pin)。該系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)的應用范圍大大拓寬。目前(qian),世(shi)界之(zhi)上第一(yi)個(ge)先進的HSCAE三(san)維(wei)(wei)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)模(mo)擬(ni)考試(shi)軟件,可(ke)以分析(xi)(xi)多(duo)腔的流動平衡問(wen)題。


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