文档介绍：摘要
注塑CAE技术是注塑产品设计与工艺分析中一个重要的应用技术,它是根据塑料加工流变学和传热学的基本理论,建立塑料熔体在模具型腔中流动、传热的物理和数学模型,利用计算机图形学技术直观地模拟成型中熔体的动态填充、冷却等过程,定量地给出成型过程中的状态参数。
论文首先深入研究了注射成型过程的流动及冷却数学模型及其分析理论基础,并应用CAE软件进行了相关的计算和分析,通过CAE数值模拟验证了在注塑模具设计及制造方面的相关关键参数。
论文以游戏手柄上盖为研究对象,应用CAE分析软件,探讨了有限元模型建立、塑料材料选择、浇注系统和冷却系统设计等方面应用CAE的方法。通过对游戏手柄上盖注塑成型过程的数值模拟,论证了浇口最佳位置以及塑料熔体的流动分析、冷却分析、翘曲分析、收缩分析和成型工艺条件。通过理论和模拟实验全面分析了各种工艺参数例如温度、浇口数量及位置、温度调节系统对塑质量的影响。针对零件质量缺陷或问题产生的原因,合理设计了模具的浇注系统和温度调节系统。获得了塑料在熔料温度、模具温度、保压压力、保压时间、冷却时间五因素。通过塑料CAE模拟计算。可最大消除产品设计、模具设计及产品制造成型过程中可能出现的不足,取代传统的反复试模、修模等过程,从而降低产成本,缩短产品开发周期。
关键词:注塑成型;CAE;注塑产品
CAE在游戏手柄上盖注塑成型中的应用
绪论
模具工业是国民经济各部门发展的重要基础,公认为:“模具工业是现代工业发展的基石”,“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。据国际生产协会统计,近年来工业品。零件粗加工的70%精加工的50%是由模具成型来完成的。这些年来,我国自主开发的塑料模CAD/CAM系统有了很大的发展,提高了模具的质量和生产的效益。但是遗憾的是,由于诸多原因,模具CAD/CAE/CAM技术在中国普及不够,尤其是跨多学科的CAE技术更是应用较少。目前我国模具标准化和商品化程度在30%以下,和国外工业先进国家70%-80%相比,差距是明显的。
近年来,随着塑料工业的飞速发展,通用与工程塑料在强度和精度等方面的不断提高,,工业产品和日用产品塑料化明显,逐渐形成了以塑代钢、以塑代木的趋势。塑料制品的强劲发展势头,极大地带动了整个塑料模具工业的发展。由于高效率、高精度和低成本的显著特点,注塑成型成为批量生产塑料制品的首选方法。但是,注塑成型常常出现各种质量问题,例如,短射、飞边、翘曲、熔接痕和尺寸误差等。CAE软件能准确的分析模具的性能,从而不必像过去试模——修模——试模直到达到要求的过程,省下了很多人力物力,缩短了生产周期,大大提高了生产效率。
一、游戏手柄上盖成型工艺分析
(一)塑料制品工艺分析
本次分析的塑料件,是一个对称的曲面较多的零件,X方向长度约为121mm,Y方向约为170mm,Z方向约为20mm。。材料为ABS塑料。
ABS塑料的性能为:优良的韧性、耐冲击和耐寒性,优良的刚性、光泽、电性能和加工性能,另外还有良好的阻燃性和通用性。ABS塑料由于具有较好的综合性能,冲击性能又十分突出,因而被大量使用代替金属材料。广泛应用于家电、电子电器、办公设备、汽车、机械等领域。
由于此制品表面质量要求较高,又有较多的曲面,因此在设计模具时应注意溶解痕的位置及填充效果。
(二)游戏手柄上盖成品图
图1 游戏手柄上盖成品图
二、选择注塑成型设备
图2 注塑成型设备
三、游戏手柄上盖的CAE分析
(一)外壳模型前处理
为了使CAE分析结果更加准确,,繁琐而且技术性不高,但是它却是CAE分析的基础。
首先,将用UG制作的三位造型的零件图在UG环境中导出STL格式。
然后,打开华塑网格管理器,将STL格式的三维模型导入,选择合适网格精度点击生成网格,如下图
图3
图4
进行相交单元检查
若检查结果相交单元数量不为0,则需要利用删除单元,新建单元的命令进行修改,直到数量为0为止。
孤立元素检查
若数量不为0,则用删除命令将孤立元素删除到,直到数量为0。
零面积单元检查。
自由边界检查
若数量不为0,则可利用如图所示的自动修复的命令进行修改。
图5
长高比检查。
若检查数量不为0,可利用“合并节点”和“添加节点”的命令进行修改。
单元配对类型检查。
连通性检查。
网格评估:若全部通过则完毕,若有未通过的,在进行针对性修改。如图
图6
(二) 制品初始方案确定
图7方案一
图8方案二(潜伏浇口)
基于此制品的性质和外壳质量要求,经讨论初步决定采用方案二。
(三) CAE设计过程
图8