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和记娱乐模具:《模流分析基础入门》(二)
【信息来源:张家港市和记娱乐模具有限公司    时间:2012-2-27 9:10:59   点击次数:次】

1-3  模流分析及薄壳理论


塑料射出成形之模流分析系应用质量守恒、动量守恒、能量守恒方程式,配合高分子材料的流变理论和数值求解法所建立的一套描述塑料射出成形之热力历程与充填/保压行为模式,经由人性化接口的显示,以获知塑料在模穴内的速度、应力、压力、温度等参数之分布,塑件冷却凝固以及翘曲变形的行为,并且可能进一步探讨成形之参数及模具设计参数等关系。理论上,模流分析可以协助工程师一窥塑料成品设计、模具设计、及成形条件的奥秘,其能够帮助生手迅速累积经验,协助老手找出可能被忽略的因素。应用模流分析技术可以缩减试模时间、节省开模成本和资源、改善和记娱乐品质、缩短和记娱乐上市的准备周期、降低不良率。在CAE领域,塑料射出模流分析已经存在具体的成效,协助射出成形业者获得相当完整的解决方案。


塑料射出模流分析所需的专业知识包括:


․材料特性—塑料之材料科学与物理性质、模具材料和冷却剂等相关知识。

․设计规范—和记娱乐设计和模具设计,可参考材料供货商提供的设计准则。

․成形条件—塑料或高分子加工知识以及现场实务。


市场上模流分析软件大多数是根据GHS(Generalized Hele-Shaw)流动模型所发展的中间面(mid-plane)模型或薄壳(shell)模型之2.5D模流分析,以缩减求解过程的变量数目,并且应用成熟稳定的数值方法,发展出高效率的CAE软件。加以90%的塑料成品都是所谓的薄件,2.5D模流分析的结果具有相当高的准确性,佐以应用的实务经验,再结合专家系统,2.5D模流分析仍将主导模流分析的技术市场。薄壳模型要求塑件的尺寸/肉厚比在10以上,因此着重在塑料的平面流动,而忽略塑料在塑件肉厚方向的流动和质传,因此可以简化计算模型。就典型的模流分析案例而言,一般大约需要5000~10000个三角形元素来建构几何模型,目前2.5D模流分析方法在厚度方向使用有限元素差分法(finite difference method)分开处理,因此比较不会影响计算效率。通常,2.5D模流分析软件可以读取的档案格式包括.STL、. .IGES、 MESH、STEP等档案格式。


目前,市面上可以看到的塑料射出成形仿真软件如下表:


软件名称
 开发单位
 
C-MOLD
 A.C.Tech. (美国)
 
MOLDFLOW
 Moldflow PTY (澳洲)
 
SIMUFLOW
 Gratfek Inc. (美国)
 
TM Concept
 Plastics & Compute Inc. (意大利)
 
CADMOULD
 I. K. V. (德国)
 
IMAP-F
 (株)丰田中央研究所(日本)
 
PIAS
 Sharp 公司(日本)
 
TIMON-FLOW
 TORAY公司(日本)
 
POLYFLOW
 SDRC (美国)
 
CAPLAS
 佳能(日本)
 
MELT FLOW
 宇部兴产(日本)
 
SIMPOE
 欣波科技(台湾)
 
MOLDEX
 科盛科技(台湾)
 
INJECT-3
 Phillips(荷兰)
 

 Dassault(法国)
 
Pro/E Plastics
 PTC (美国)
 

 

1-4  模流分析软件的未来发展


传统2.5D模流分析的最大困扰在于建立中间面或薄壳模型。为了迁就CAE分析,工程师往往在进行分析之前先利用转档或重建的方式建构模型,相当浪费时间,甚至可能花费分析时间的80%以上在建模和修模。新一代的模流分析软件舍弃GHS流动模型,直接配合塑件实体模型,求解3D的流动、热传、物理性质之模型方程式,以获得更真实的解答。3D模流分析技术的主要问题在于计算量非常大、计算的稳定性问题和网格品质造成数值收敛性的问题。目前,3D模流分析技术应用的模型技术有下列:


․双域有限元素法(dual-domain finite element method):

将塑件相对应面挑出,以两薄壳面及半厚度近似实体模型,配合连接器(connector)的应用以调节流动趋势。此技术对于肉厚变化较大的和记娱乐,有应力计算的误差和适用性的问题。应用上可能遭遇缝合线预测错误、流动长度估算错误等问题。使用此法的软件如MPI。


․中间面产生技术(mid-plane generator):

  中间面产生技术可以分为中间轴转换(Medial Axis Transform, MAT)和法则归纳法(heuristic method),对于复杂结构的塑件,因为肉厚变化、公母模面不对称、肋(rib)与毂(boss)等强化原件的设计,使得MAT技术有实用上的困难,因此此项技术的发展以法则归纳法为主。


․HPFVM(High-Performance Finite Volume Method):

应用有限体积法配合配合快速数值算法(Fast Numerical Algorithm, FNA)、非线性去偶合计算法(Decoupled solution procedure for non-linearity)及高效率的迭代求解。使用此法的软件如Moldex-3D。

和记娱乐模具主要和记娱乐:管材模具

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