塑性成形中的CAE应用

板料成形CAE分析实验报告班级：学号：姓名：板料成形CAE分析一、实验目的和要求：通过本实验的教学，使学生基本掌握有限元技术在板料塑性成形领域的应用情况，拓宽学生的知识面，开阔视野，使学生对塑性成形过程的数值模拟技术有深刻的理解，预测板料弯曲成形的性能。

二、教学基本要求：学会使用Dynaform数值模拟软件进行板料弯曲成形过程的仿真模拟，对模拟结果具有一定的分析和处理能力。

三、实验内容提要：掌握前处理的关键参数设置，如零件定义、网格划分、模型检查、工具定义、坯料定义、工具定位和移动、工具动画、运行分析。

了解后处理模块对模拟结果的分析，如读入d3plot 文件、动画显示变形和生成动画文件、成形极限图分析、坯料厚度变化分析等。

四、实验步骤1、导入零件模型，保存文件打开下拉菜单File->Import，如图2所示，在F:\dynaform\BLANK_CAE目录下分别导入文件punch.igs,binder.igs,die.igs和blank.igs。

图1 导入文件窗口3、更改零件层名打开下拉菜单Parts－>Edit,对应不同的零件更改层名，改好层名后保存文件。

图2 修改层名窗口4、进行网格划分以blinder为例进行说明。

（1）、点击，只选择binder1（红色），点击OK退出。

图3（2）、选择Preprocess—>Element进入如图3界面。

选择，在surf mesh中将max size 改为5.图4 图5（3）、依次选select surfaces—>displayed surf-->0k-->apply，然后依次退出各个页面。

网格化后的零件如图6所示。

图6网格化后的零件4、检查工具。

仍然以binder为例。

（1）、点击preprocess—>model check，出现如图7界面。

图7（2）、点击，选择cursor pick part，点击工具的小格单元，出现如图8界面。

以不 同颜色显示塑件 脱模 后冷却至
室温常压下在三个 坐标方 向的总尺寸变 化 （ 位移 ） 。总 位移 ：图 ７ 代表总位移的分 布情 形 ，此分 布综合 了成型
过程中的所有效应 ，此分布值乃相对 于网格模型原点 。
值 ，由流道至充填末端渐减 ，最大压力值可提供 射出机 之锁模力值 。压力分 布是否 均匀 ，显示 压力传 递效果 。 评估模具中厚度及温度对于压力分布及损耗的影响 。 （）温度分布 ２ 以不 同颜色显示充填结束 瞬间，塑
件流动波前分析 ，并 了解流道与浇 口所需 要的压力 ，以
流动应力是否过高 ，以作为是否使塑料产生裂解及 过度
残余应力 （ｃｉｕ ｔ ｓ） 的参 考 。如 其值过 大 （ 于 ｒｓ ａｓｅｓ ｄ ｒ 大 １ Ｐ） Ｍ ａ ，则造成产品 日后可能产生断裂 。
评估流道引起的压力降是否过大 ，同时判断流道设计 与
测试 的翘 曲分析——总位移
（ ）设计验证 结论分析 ７
利用 Ｍ ｌｅ３ ｏｄｘＤ进行流道
模穴各处剪切应力分布情形 。剪切应力代 表塑料在加工
过程中由于剪切流动造成 的应力大小 。可 由图判别 塑料
设计系统与浇 口 位置的评估 ：流道系统与浇 口设计是成 型品品质好坏 的第一要素，观察 流动波前模 拟 了解熔融 塑料 自 射嘴注入模穴的行 为，例如 图 ３ 所展 示的产品制
形 ，可预测缝合线及包封位置 ，且可 判断是 否会有短射
问题焦点 ：本产品采用两穴 两点直接 中间连浇 。要
求对模具流道设计系统与浇 １位 置评估 ，了解 穴 内充 填 ２ １ 平顺性 ，防止短射与过度充填 。对 保压是否 充分传 递及 预 防零件翘 曲行为及产品厚度 进行分析 。产 品模型 参数 如表 ｌ 所示 。针对该塑料 料制件 的模 拟成型条 件如 图 ２

•
9、
。上 午7时51 分25秒 上午7 时51分0 7:51:25 20.11.1 1
• 10、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值 钱。11/11/2020 7:51:25 AM07:51:252020/11/11
• 11、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由 信心跨出第一步。11/11/2020 7:51 AM11/11/2020 7:51
成功源于不懈的努力，人生最大的敌人是自己怯懦
•
2、
。0 7:51:25 07:51:2 507:511 1/11/2 020 7:51:25 AM
每天只看目标，别老想障碍
•
3、
。20.1 1.1107: 51:250 7:51Nov -2011-Nov-20
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
•
4、
。07:5 1:2507: 51:250 7:51We dnesda y, November 11, 2020
4 模具CAE的应用基础
本章内容：介绍CAE技术在注塑模具分 析以及覆盖件模具分析中的应用知识
塑料成型分析的优点
对注塑流动、保压、冷却等注塑成型过程进行 数值模拟、可视化动态显示以及统计计算。
使得模具制造之前，预测模具设计和成型条件 对产品地影响，发现可能出现的缺陷，为判断 模具设计条件是否合理提供科学的依据。
一个应用例子
FASTFORM的应用实例
选择FASTBLANK菜单，选择所有面。
选择材料，这里内置数据库可以自定 义。
选择材料厚度
选择压力方向，系统默认为Z轴。
点击OK按钮
则网格划分的对话框出现，输入网格的尺寸。或者 由系统自动生成。
关闭渲染，观察网格，选择YES或NO。

注塑成型填充工艺的CAE分析及应用实施注塑成型技术一直以来都是塑料加工技术中最常用的一种方法，但是在注塑成型过程中，如何保证填充效果和产品品质一直是工程师们所关注和研究的重点。

为了解决这些问题，CAE技术的应用越来越广泛。

下面，我们将深入探讨注塑成型填充CAE分析及应用实施。

首先，注塑成型的填充过程是非常复杂的，需要考虑到非常多的因素。

如果我们只是采用试错的方式来完善产品，不仅会耗费大量的物料和时间，而且效率非常低。

因此，将CAE技术应用于注塑成型填充的分析中，可以减少试验次数，提高生产效率，更加有效地规避制造过程中的困难。

其次，注塑成型填充CAE分析需要进行以下几个方面的分析：1.塑料材料的分析：塑料材料和熔体的流动性能和熔指数值非常重要，这对于填充和制品的品质有着非常重要的影响。

2.模具结构分析：模具的结构特点会影响注塑成型成本和生产周期。

例如，模具腔的数量和大小、针阀的位置、冷却方式等因素都需要考虑到。

3.填充过程分析：注塑成型过程中的力学运动和热学特征也是需要考虑的关键因素。

例如，熔胶的流速、温度、压力、流动路径和填充时间等都会影响填充效果。

通过CAE仿真软件的应用，可以更加精确地模拟注塑成型过程，进而确定最佳的产品结构，提高生产效率和质量。

最后，注塑成型填充CAE分析的应用实施需要注意以下几点：1.选择合适的CAE仿真软件：在选择CAE仿真软件时，需要考虑成本、易用性、功能等因素。

2.收集准确数据：进行仿真分析必须透彻了解塑料材料、模具结构和注塑成型过程中的各种参数，所以必须收集到尽可能准确的数据。

3.与现实结果对比：在分析过程中，需要对分析结果与实际结果进行对比，以验证分析的准确性。

总之，注塑成型填充CAE分析是一种非常有效的方法，可以帮助企业降低成本，提高生产效率和维持产品品质。

相关数据分析是在各个领域中进行有效决策的重要工具。

以下是一个样本数据集的分析。

数据集：一家企业去年的销售额（单位：美元）。

• EFORM-3D是在一个集成环境内综合建 模、成形、热传导和成形设备特性进行 模拟仿真分析。适用于热、冷、温成形， 提供极有价值的工艺分析数据。 • 不需要人工干预，全自动网格再剖分。 • 前处理中自动生成边界条件，确保数据 准备快速可靠。
1.3.2DEFORM 的特点
• DEFORM-3D模型来自CAD系统的面或 实体造型（STL/SLA）格式。 • 集成有成形设备模型，如：液压压力机、 锤锻机、螺旋压力机、机械压力机等。 • 表面压力边界条件处理功能适用于解决 胀形工艺模拟。 • 单步模具应力分析方便快捷，适用于多 个变形体、组合模具、带有预应力环时 的成形过程分析。
1.3.1DEFORM的发展
• 20世纪70年代后期，位于美国加州伯克 利的加利福尼亚大学小林研究室在美国 军方的支持下开发出有限元软件ALPID （Analysis of Large Plastic Incremental Deformation）。 • 1990年在此基础上开发出DEFORM-2D软 件。该软件的开发者独立出来成立SFTC 公司（Scientific Forming Technologies Co.)
• 但是，这些研究和应用的领域以及分布 的行业和地区还很有限，现在还主要局 限于少数具有较强经济实力的大型企业、 部分大学和研究机构。
• 我国的计算机分析软件开发是一个薄弱 环节，严重地制约了CAE技术的发展。
金属塑性成形技术
• 金属塑性成形技术是现代制造业中 金属加工的重要方法之一，它是金属坯 料在模具的外力作用下发生塑性变形， 并被加工成棒材、板材、管材以及各种 机器零件、构建或日用器具等技术。
• DEFORM-3D图形界面既强大又灵活，为 用户准备输入数据和观察结果数据提供 了有效工具，DEFORM-3D还提供了3D 几何操纵修正工具，这对于3D过程模拟 极为重要。 • 在最近的国际范围复杂零件成形模拟招 标演算中，DEFORM-3D的计算精度和结 果可靠性，被国际成形模拟领域公认为 第一。

CAE技术在注射模具设计及制造中的应用一、引言模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。

与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论是在提高生产率、保证产品质量方面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的优越性。

美国MOLDFLOW 上市公司是专业从事注塑成型CAE软件和咨询公司，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE软件市场。

MOLDFLOW一直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了生产成本，MOLDFLOW已成为世界注塑CAE的技术领袖。

二、CAE技术的作用利用CAE技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。

这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。

塑料模具的设计不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术，这是发展的必然趋势。

三、CAE技术应用实例制件为电脑面板，一模一腔，材料为CHIMEI ABS‘POLYLAC PA707’。

采用MPI的流动、保压、冷却和变形分析模块检查塑件的质量，并得到优化的流道设计。

1.建模可在其他CAD软件中建模，MOLDFLOW通过图形接口，直接读入CAD模型，或在MOLDFLOW建模模块中直接建模。

模型及浇注系统，浇注系统初始设计使用两个侧浇口，如图1所示。

图1 模型及其浇注系统2.工艺参数型腔温度为60.0deg.C，熔体温度为240.0deg.C，注射流动速率172cu.cm/sec，注射时间为2.22sec，保压时间为8.0sec，冷却时间为15.0sec，开模时间为10.0sec。

塑料模具设计中CAE技术的应用发布时间：2021-06-15T06:48:09.769Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年7期作者：冯峙明[导读] 在塑料模具设计的过程中对技术人员要求较高，其不仅要求设计人员有着丰富的工作经验，同时充分了解到成型的材料和工艺等，在设计过程中，其结果是否符合市场要求，主要是取决于设计师，为此设计师应当引进较为先进的技术到塑料模型设计工作中，有效促进到行业的发展。

广西壮族自治区工程系列民营企业副高级评审会广西南宁 530000摘要：文章主要是分析了CAE技术在塑料模具中的应用，在此基础上讲解了塑料模具设计时存在的问题，最后探讨了可行性的解决方案，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键词：塑料模具设计；CAE技术；应用；分析研究前言：在塑料模具设计的过程中对技术人员要求较高，其不仅要求设计人员有着丰富的工作经验，同时充分了解到成型的材料和工艺等，在设计过程中，其结果是否符合市场要求，主要是取决于设计师，为此设计师应当引进较为先进的技术到塑料模型设计工作中，有效促进到行业的发展。

1 CAE技术在塑料模具中的应用1.1 优化塑料产品设计利用CAD技术对产品的整体结构进行设计，然后利用CAE技术进行结构分析、可行性评价和优化设计，帮助设计人员改善产品的外形，设计合理的壁厚，选择具有最佳成型性能的材料，并设计出最优质的塑料制品，零件的形状能在电脑屏幕上逼真地显示出来，力学性能能通过有限元分析进行测试，塑料制品的壁厚和结构设计会直接的影响到了塑料制品的成型和产品质量。

如果产品设计师的经验完全依赖，成本性能非常高，产品是不合理的，CAE可以在外部载荷下分析产品的机械性能，预测负载下的应力，变形和温度，获得应力分布结构，并可以有效的优化到了产品的强度和刚度设计。

1.2 塑料模结构分析当前模具质量要求的提高和现代设计技术的不断发展，模具设计已经不能单靠设计完成。

应用现代设计方法分析设计的合理性，模具结构设计的合理性，合理分析不合理的结构和位置，在CAD软件中进行相应的修改，并利用CAE软件进行各种性能试验，最后，确定了满足性能和经济性要求的模具。

塑性成型中CAE的应用CAE在塑料模具设计中的应用10709010432 易湘CAE ( Computer Aided Execution)(31即计算机辅助工程技术，它出现是计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM )技术向纵深方向发展要求。

一般M为它是一个包含数值计算技术、数据库、计算机图形学、工程分析与仿真等内一个综合性软件系统，其核心技术是工程问题模型化和数值实现方法。

就塑料模具计算机辅助工程技术而言，它主利用高分子流变学、传热学、数值计算方法和计算机图形学等基本理论，对塑料成型过程进行数值模拟，模具制造之前就可以形象、直观计算机屏幕上模拟实际成型过程，预测模具设计和成型条件对产品影响，发现可能出现缺陷，为判断模具设计和成型条件是否合理提供科学依据。

计算机技术快速发展，对各种塑料成型过程模拟成为塑料加工业研究热点。

下面介绍一下CAE技术注射成型和气体辅助注射成型。

（一）注射成型注射模CAE中，可作充模流动、保压、冷却及翘曲变形等分析。

充模流动分析主要可以作以下工作:优化浇注系统，包括平衡流动基础上确定合理流道尺寸、分布及最佳浇口数量、位置和形状;优化注射工艺参数、流动前沿分析;熔接线和气穴位置分析;压力场、温度场和速度场分析。

保压过程是指到满意制品，充模结束时仍需较高保压压力作用下向型腔内继续注料，以弥补温度、压力变化造成体积收缩。

保压过程实质是补料，主要用于预测熔体型腔补料与压实过程压力场、温度场，计算体积收缩和型腔剪切应力及密度变化情况。

冷却过程中熔融塑料发生固化，固化过程中放出热量模具由冷却介质带走。

该过程中模具型腔温度高低及均匀性直接影响到注塑件生产效率和质量。

苌主要设计参数包括:冷却，管道尺寸、位置及各冷tp管道连接关系等几何参数和冷却介质流量、进口温度等物理参数。

一个好冷却系统应该使模具达到快速、均衡冷却，以减少冷却时间，提高成型效率，并减少或避免塑件翘曲变形、残余应力及表面质量缺陷等，提高产品质量。

CAE技术在塑料制品注射成型冷却系统中的应用并进行模拟分析在注塑成型中，模具温度直接影响到塑件的质量（例如：翘曲变形、收缩率、耐应力开裂性）、熔体的充模能力、熔体的温度以及注塑成型的生产率。

通过温度调节，保持适当的模具温度，可减小制品的变形、增强制品力学性能、改善制品的表面质量、提高制品尺寸精度；同时，缩短占整个注射循环周期约80%的冷却时间，这将有利于提高注塑成型的生产率。

因此，分析并优化设计注塑成型模具的冷却系统，在一定程度上有利于塑件质量的提高和生产成本的降低。

1影响冷却系统的因素影响注塑模冷却系统的因素很多。

如塑件的结构形状和分型面的设计，冷却介质的种类、温度、流速，冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料，熔体温度，塑件要求的顶出温度，模具温度，塑件和模具问的热循环交互作用，冷却时间等。

例如，提高模具温度会增加制件的冷却时间、增大制件收缩率和脱模后的翘曲，制件成型周期也会因为冷却时间的增加而延长，降低生产率；另一方面，降低模具温度，虽然能够缩短冷却时间、提高生产率，但是，这将会降低熔体在模腔内的流动能力，并导致制件产生较大的内应力或者形成明显的熔接线痕等制件缺陷。

冷却时间的长短决定了制件脱模时的温度和成型周期的长短，直接影响产品成本及质量的高低。

基于以上多方面因素的分析，并考虑MPI/Cool提供了对冷却管道（包括隔板管、喷流管、连接软管）、镶块、多种模具材料、冷流道和热流道、分型面及模具边界对模具和制品温度的冷却模拟分析的功能，这些都为优化设计冷却系统提供了可靠的依据。

2注塑模的冷却分析2．1模型的建立及成型工艺参数的预置碗橱上盖大小为500mm×480mm×250mm，整个产品的厚度均为3mm。

首先应用PROE获得碗橱上盖产品的三维模型，并以*．stl的文件格式导入Moldflow 中。

然后对制件以Fusion的格式进行网格划分并利用有限元方法的相关软件进行有限元修复，最终获得的参数如下：面单元数＝11185，节点数＝5680，单元的匹配率＝79.0%。

注塑模的CAE技术及实例分析1. 注塑模CAE技术国内外研究现状1.1 CAE技术概述及其在注塑成型中的应用计算机辅助工程分析，是应用计算机分析几何模型物理问题的技术，可以让设计者进行仿真以研究产品的行为，进一步改良或最佳化设计。

目前在工程运用上，比较成熟的CAE技术领域包括结构应力分析、应变分析、振动分析、流体流场分析、热传分析、电磁场分析、机构运动分析、塑料注塑成型模流分析等等。

有效地应用CAE，能够在建立原型之前或之后发挥功能协助设计变更，协助排除困难，累积知识经验，系统化整理，建立设计准则。

CAE以使用近似的数值方法来计算求解，而不是传统的数学求解。

数值方法可以解决许多用纯数学所无法求解的问题，应用层面相当广泛。

因为数值方法应用许多矩阵的技巧，适合使用计算机进行计算，而计算机的运算速度、内存的数量和算法的好坏就关系到数值方法的效率与成败。

注塑模CAE技术以有限元分析为基础进行模流分析，其分析模型是将产品的几何模型曲面离散为三角形或四边形形式的网格元素形态表示。

注塑模CAE 技术可用来帮助模具设计者及注塑成型加工者在开模前及生产过程中经由电脑模拟的结果了解熔体在充填、保压及冷却过程中的各种状态，如温度、压力、流速、密度、剪切力及应变等的分布与变化情况，进而由这些资料决定适当的产品及模具设计。

例如可决定适当的壁厚及其变化，可决定流道尺寸大小，选择最佳浇口位置，多模穴的安排，熔接线及排气孔位置的预测，冷却水管的设计等，并可建立加工视窗，提供适当的保压时间、保压压力、注射压力、加工温度、模具温度等，同时，可预测所需锁模力及成型品收缩率。

注塑成型分两个阶段，即开发设计阶段(包括产品设计、模具设计和模具制造)和生产阶段(包括购买材料、试模和成型)。

传统的注塑成型方法基本步骤如图一所示，图一为现代模具开发步骤。

传统的注塑方法是在正式生产前，由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模，发现问题后，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计，这势必增加生产成本，延长产品开发周期。

CAE在注塑模具设计中的应用分析摘要：CAE技术是注塑模具设计中一个非常重要的工具，目前，CAE技术在国外的推广较为广泛，而在国内却存在一定的问题，需要进一步的发展。

CAE技术能够实现对产品的优化、分析、保压、冷却分析、翘曲分析和产品技术参数的优化等，在产品设计与分析评估这些方面有着巨大的优势，可以使模具设计的合理性以及产品质量得到有效提高，对于产品的实际生产有着十分重要的意义。

鉴于此，文章描述了CAE技术在注塑模具设计中的现状，并介绍其在塑料制品生产中的应用，以供参考。

关键词：CAE技术；注塑模具；设计；应用；分析1 CAE技术的发展现状目前，国内外CAE技术在注塑模具设计中的发展各有不同，而相比于国外先进技术，我国的CAE技术的发展仍然存在一定的差距，主要体现在CAE技术的研究、开发、推广以及应用等方面，具体介绍如下。

1.1 国外CAE技术的发展情况目前，CAE技术在国外的应用已经相当广泛。

上世纪50年代，一些美国的学者在聚合物过程模型的建立上就已经开始运用到了数值计算的方法。

到了上世纪80年代，CAE技术在注塑成型方面已经得到了广泛的应用。

目前国外的CAE技术发展与应用已经相对成熟，的一些企业已经拥有比较完善的注塑CAE软件，例如澳大利亚的Moldflow、美国的I-DEAS、德国的CADMLD等。

近几年来，CAE技术在我国的研究、开发以及推广等方面已经取得了一定的突破，并获得了不错的成果。

例如在软件方面，Z-Mold软件以及HSCAE软件已经得到了较好的应用与发展。

然而，我国CAE技术的发展并不理想，仍然存在诸多问题，其中比较严重的问题就是大部分企业没有充分到CAE技术的优越性、重要性以及其应用能够带来的经济效益，对其重视程度不高。

此外，政府立项为国内CAE软件设计的主要途径，需要国家项目资金的支持才能进行研发，这在很大程度上限制了CAE技术的深入研究与发展，以及其市场推广和应用。

2 CAE技术在塑料制品生产中的应用2.1 CAE技术在高分子材料选用及塑料制品设计中的应用在产品初始设计阶段，设计者需要借助CAD/CAE，提高对产品工艺性的关注度，并提出相关敏感问题，例如：熔接痕、困气、压力、温度分布、流动时间等，据此将制品的厚度、机构形状、材料以及浇口位置等确定下来有利于后续工作的开展。

不同的设备对成形工艺有什么影响？ • （2）停止条件的设置在模拟分析中有什
么用？
7.6.4定位物体
7.6.5设置模具对称面
• (1)选中上模Top Die 和Bottom Die。
7.6.6设置模具运动
7.6.7接触条件生成
7.6.8设置步数及停止条件
• 7.6.9检查生成计算 • 7.6.10后处理
【综合习题】
• 一、思考题 • （1）在模拟的时候为什么采用设备库，
• 7.6.1打开前处理
7.6.2设置模拟控制
7.6.3导入对象几何体
（2）选择Top die，导入几何体，本例中选择安 装目录下DEFORM3D \V6_1\Labs 的 IDS_gc_die.STL。
（3）选择Bottom die，导入几何体，本例中选择 安装目录下DEFORM3D \V6_1\Labs 的 IDS_gc_punch.stl。
7.2.7定义工件Billet的边界条件
• 创造对称边界条件和热交换面，注意， 对称面不是热交换面。
7.2.8 设置上模的运动
7.2.9 设置模拟控制
• 7.2.10生成数据文件，并运行模拟计算。 • 7.2.11后处理
7.3下模传热过程
• 7.3.1打开前处理
7.3.2 设置模拟控制
Max Element • Size of 1mm and a Size Ratio of 1.
• 初始网格生成以后 将 the Size Ratio 改为3, 不过不要再生成网格. 这些数值为在运算 过程中重新划分网格所用。
• (Size Ratio = 3, Min Size = .33mm, Max Size = 1mm)
化技术
的设置

简述cae技术在塑料注射成型中的典型应用
塑料注射成型是一种常见的制造工艺，它在许多领域中都有广泛的应用。

而在塑料注射成型中，计算机辅助工程（CAE）技术的应用可以提高生产效率、降低成本，并确保产品的质量和性能。

CAE技术可以在注射成型过程之前对模具进行仿真分析。

通过建立模具的三维模型，并在计算机上进行模拟，可以预测模具的流动和填充情况。

这有助于优化模具的设计，避免出现气泡、缩水等缺陷。

同时，还可以通过模拟分析来确定最佳的注射参数，如温度、压力和速度，以确保塑料充分填充模具腔体，从而获得高质量的成品。

CAE技术还可以帮助优化注射成型过程中的冷却系统。

通过模拟分析，可以确定最佳的冷却水路设计，以实现均匀的冷却效果，并避免成品出现变形或收缩。

同时，还可以预测注射成型过程中的温度分布，以便及时调整冷却系统，提高生产效率。

CAE技术还可以对注射成型过程中的应力和变形进行分析。

通过模拟分析，可以预测成品在注射过程中可能出现的变形情况，以便及时调整模具结构，避免成品出现尺寸偏差或变形。

同时，还可以预测成品在使用过程中可能承受的应力，从而优化产品设计，提高产品的强度和耐用性。

CAE技术在塑料注射成型中的应用可以帮助优化模具设计、注射参数调整、冷却系统设计以及产品结构优化，从而提高生产效率、降
低成本，并确保产品的质量和性能。

通过充分利用CAE技术，塑料注射成型行业可以更好地满足市场需求，推动行业的发展。

传 统方 式存在 着 不少 问题 ：设 计周 期长 ；废 品率
并 另外还 有美 国的 Ｉ Ｅ ， 国的 Ｃ ＤＭＯＬ ， － ＡＳ 德 Ｄ Ａ Ｄ 等软件 的应 用也 比较广 泛【。 ２ ］
２ ）国 内
近 年来 ， 国 的注塑 Ｃ Ｅ技 术研 究开 发和 推 我 Ａ
广 应 用 也 取 得 了一 定 的 成 绩 ， 如 郑 州 大 学 的 Ｚ Ｍｏｄ软件 和华 中科技 大 学的 Ｈ Ｃ Ｅ软件 。但 — ｌ ＳＡ 是 ，大部 分企业 对注 塑 Ｃ ＡＥ技 术重 视不够 ， 识 认
工 艺参 数 的选 择 ，对 降低 生产成 本 、提 高塑 件质
件 有 澳 大 利 亚 的 ＭＦ 公 司 的 Ｍｏｄ ｏ 和 美 国 ｌｆ ｗ ｌ ＡＣ Ｔ ｃ 司的 Ｃ ＭＯ Ｄ（ —ｅｈ公 ． Ｌ ￣被 Ｍｏｄ ｏ 公 司合 ｌｆ ｗ ｌ
量 、缩短 新产 品开 发周 期 起着 关键性 的作用 。传 统 的注塑 模设 计都 是 以积 累 的经 验和 大胆 尝试 相 结合 ，然 后通过 装配 后 的试模来 发现 问题 （ 图 １ 如 所示） 。发现 问题 后从产 品设 计 、模具 设计 、模 具 制造 到 试模 进行 调 整 ，最后 才 进行 模 具生 产…。
１ 注塑成型 Ｃ ＡＥ技术现状及发展
１１ 注塑成 型 Ｃ ． ＡＥ技术 的现状 １ 国外 注塑 Ｃ ＡＥ技术 的应 用在 国外 已经相 当普遍 。 早在 ２ ０世纪 ５ ０年 代 ，就有 美 国学者通 过数 值方
球 。至 ２０ ０４年 ，Ｍｏｄ ｏ 软件在 全球 注塑 Ｃ ｌｆ ｗ ｌ ＡＥ 市 场 的 占 有 率 高 达 ７ ％【 。 用 户 可 以 通 过 ５ ３ Ｊ Ｍｏｄ ｏ ｌｆ ｗ软件 实现 对材 料 的选 择 、制 品的形状 结 ｌ

6.2.3定义毛坯的温度及材料
• （1）此时默认选中Workpiece，点击 按钮，物体类型（Object Type）采用默 认的塑性体（plastic）。
• （2）点击按钮
，在出现的对
话框中输入2000，如图6-6所示，点
击
，结束对话框。
6.2.4几何体导入
• （1）点击按钮
，然后选择
按钮，在弹出的读取文件窗口中找到
掌握塑性成形分 析对称面的设 置技术
掌握工序之间的 衔接技术
热交换面的设置， DB文件的打开 及编辑，热分 析结果的显示
对称面的添加、 删除及编辑
应变的保留、温 度的梯度及对 塑性的影响
导入案例
• 道钉就是这铁路等使用的螺钉，如图6-1 所示，其实也是一种舶来物，是从国外 传过来的一种先进的交通安全产品。道 钉的一种英文名字叫：Raised pavement marker 这是美式英语的一种叫法，原意 是突起路标，道钉的另一个英文名字是： road stud，这是英国英语或欧洲的一种叫 法，意思是路上的钉子，以形容其带钉 的形状。我们国家的国标中选用的道钉 英文单词是美国的Raised pavement marker。
，增加一个名为
Bottom Die的刚性物体，点击按钮导入
Spike_BottomDie.STL，导完的几何体如
图。
6.2.5划分坯料网格
6.2.6定义热边界条件
• 这是一个 1 / 4 对称体的一部分，所以在分析中，要通 过边界条件的定义体现出来，因为我们要分析热问题， 所以制定一热边界条件即可。这一步操作不许是对己 经划分网格的物体才能操作。选择 Workpiece ，点击 按钮 BCC ，弹出对话框，在 BCC Type 下选择 Thermal 类中的 Heat Exchange with Environment 在选择 右面的按钮 Define ，在弹出的窗口中，设置环境温度 为 70

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选择浇口位置
选择 Analysis Set
Injection Location 在所需的节点上点击
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设置成形工艺条件
选择 Analysis Process Settings
模具表面温度 （默认80°C）
料温（默认260°C）
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如图气穴位置大都在 制件边缘，可以通过 间隙排出去
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观看分析结果 •Time to freeze 冻结时间 冻结时间是指充模结 束到型腔中的聚合物 降至顶出温度所需的 时间。冻结时间可用 来估计制件的成型周 期，并作为确定保压 时间的初始值，同时 可用于观察制件壁厚 变化的影响。
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观看分析结果 •成形后的产品质量
•分析计算时间
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观看分析结果
Flow 流动分析结果
当分析完成时, 任务视窗 用列表方式显示可观看的 分析结果(结果用戶可定 制)
简易的检查分析结果与 编辑显示XY polt结果 形式、动态结果形式
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•By pressure control point——由压力控制点控制
•By injection time——由注射时间控制
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设置成形工艺条件
Pack/holding control
—— 保压及冷却过程中的控制
默认的保压类型是%Filling pressure vs time,单击Edit profile，转换成坐标 曲线形式，可直接修改保压参数
贵州大学机选择
Mesh Statistics 输出说明: • 有限元素方向性对不对 • 有限元素交叉或未定向 • 有限元素重叠性 • 纵横比大小 • 等等..

1 CAE技术简介CAE系计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)的简称,借助计算机来辅助分析产品结构、模具结构及优化其结构性能等。

CAE软件可做静态结构分析、动态分析、流体分析等,也就是工程设计中的分析计算和模拟仿真。

CAE从20世纪60年代初在工程上开始应用至今已历经50多年的发展,经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程,现已成为工程设计和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土木结构等领域)必不可少的数值计算工具、重要手段。

2 CAE技术在塑料产品设计中的应用根据各种塑料的固有性能,利用一切可实施的方法,可以使其成为具有一定形状和尺寸的塑料制品。

获得合格的塑料制品的前提是塑件结构设计合理,而通过运用计算机CAE技术进行的模内塑料流动模拟及压力场、温度场的分析,为模具设计者的决策提供了更科学、更合理的依据,避免了设计的盲目性,使模具设计水平得以提高。

3 CAE技术在塑料模具设计和制造中的应用对注塑成型来说,要有效控制塑料的充填方式,以便得到完整的塑件,使注射成型有序、可靠及经济。

而CAE软件技术就可以模拟良好的充填形式,减少模具的磨损,降低生产成本。

中国模具工业协会副秘书长周永泰认为,现在国内确实存在CAE软件应用不广的现象。

这是由于国内塑料模具企业普遍存在凭经验生产的现象,往往是通过反复试模来修改模具。

其实这种传统的生产方式不仅成本高,而且不精确。

借助CAE技术,可以有效分析塑料制品的填充、浇注系统的设计、温控系统的设计等。

3.1 塑件能否完整填充保证塑件结构完整是模具注射成型的一大要点,可以模拟注射成型过程。

一般选择单向填充,它可以提高塑件内部分子单向取向及稳定取向,单向填充可有效避免因不同的分子取向所导致的塑件翘曲变形现象。

3.2 浇注系统的优化设计在模具的实际设计中,研究人员要考虑很多因素,反复权衡利弊,尽量使设计方案尽善尽美。

借助软件技术,可有效分析塑料进胶位置及浇口数量,设计模腔压力平衡、温度平衡的流道系统,保证塑料均匀填充,对流道内剪切速率和摩擦热进行评估,可有效避免溶体温度过高而造成塑料分解、降解,从而保证塑件质量。