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优化模具设计的热流道有限元

模具设计过程中需要考虑很多因素,采用热流道系统需要考虑的因素更多。当设计者面对所有这些未知因素的时候,优化模具设计的最佳道路是什么?是否先设计和制作模具然后根据第一次打样的成果再调剂模具?然而对大多数的项目来说,不答应有这么多的时间和用度来进行模具的调试。

  热流道模具的优化工作可以通过CAE(盘算机帮助工程)模仿来完成。类似于用mold flow分析塑料件来提高注塑模具设计的质量和效率,热流道系统也可以用FEA(有限元分析)来完成同样的工作。

  这些分析的成果,加上能够利用这些分析成果的热流道系统,将会帮助设计者完成最优的模具设计。

  1热流道系统FEA的基础步骤

  正如前面指出的,进行热流道系统的FEA分析与应用mold flow进行注塑件的仿真类似。差别在于在热流道系统的FEA是模仿流道系统中的运动而不是塑料件的运动。

  首先,热流道系统的初始化设计是必需的。设计要明白表现出热流道所需的点数,模具上注嘴的大致地位和零件大概的重量。无论应用何种FEA软件,CAE模型应当要能表现出热半模的设计。流道的长度和间隔可以在以后经过初步分析再进行调剂。

  既然这是一个热流道系统的FEA分析,塑料件只需要简略表现就可以了。要得到更准确地成果,可以联合mold flow对塑料件的分析数据来进行。

  其次,从材料库选择此次分析所用材料的特征。最后输进所需的模具参数:模具温度、熔融温度、保压压力。有了这些在线信息,FEA就可以运行了

  2如何懂得和应用FEA成果

  下面是从模仿中得到的一些成果,可以用来优化模具设计:压力降,温度变更、剪切速率,剪切应力,流道系统容积,零件冷却时间和锁模力盘算。利用其中的一个或者综合几个成果将有助于断定终极和优化的模具设计。

  1)浇口的数目。压力降的分析成果有助于决定是否采用更多的注嘴。假如经过注嘴的压力降比拟高,设计中就需要添加更多的注嘴来下降填充塑件所需的注射压力。

  2)型腔的数目。对于多腔模具或者成套制品模具(family mold),压力降和流道系统的容积分析成果也能够帮助设计者决定设计中采用合适的浇口数目。按照设计对象的注塑压力,型腔的数目可以随着流经注嘴的压力降增加或者减少。假如考虑到熔体在流道板内驻留时间的标题,流道系统的容积可用来盘算流道板内驻留了多少个注射次数的熔料。假如流道板内驻留的料过多,可以减少设计中型腔的数目

  3)注嘴的地位。注嘴的数目断定以后,则可以开端检查注嘴在模具中的地位是否公平。FEA分析将会显示热流道系统的填充成果,设计者可以直观地检查基于当前注嘴地位的热流道系统是否达到了平衡。由于CAE模型很轻易修正,可以将注嘴的地位移到另一个处所,然后再运行FEA分析,通过对照将有助于找到模具设计中的最佳注嘴地位。

  4)浇口的尺寸。热流道系统中一个具有挑衅性的设计就是为材料断定合适的浇口尺寸大小。浇口部位的压力降、剪切速率,剪切应力的分析成果可用来决定浇口的尺寸。可以修正CAE模型中浇口的直径进行不同的分析,直到得到满足的分析成果。

  5)针对不同材料的设计。既然初始的CAE模型可以不依附于材料的选择而运行分析,就可以考虑应用不同的材料进行多样化的模仿分析。这将有助于设计者优化浇口地位的壁厚,浇口尺寸和零件上需要做出的修正。

  6)模具冷却。要下降本钱,模具的成形周期很关键。热流道系统的FEA分析可以盘算基于材料、模具和熔体温度的冷却时间。假如基于以上参数盘算出的冷却时间太长系统也会提出警告。由于FEA分析并不考虑模具实际的冷却水道,而只是对塑件的最小限度的冷却作了一些假设,这个分析成果将决定是否需要更多的冷却。

  7)压力校核。锁模力的盘算成果可以很好的校核所设计模具的合模力是否足够。假如这是个关键点,应当要考虑模具的变更。

  3结束语

  模具的优化设计是高质量的产品制作过程中的一个重要部分。随着不同类型的CAE工具可以用于模具设计(如热流道系统的有限元分析),模具项目标预算应当包含应用这些有用工具的开支。在模具设计阶段的时间和用度的耗费将应当比任何在模具测试和打样后修正模具的花费要小得多。
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