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模具填充模拟:什么,何时,为什么,如何

Mold-filling analysis is the right direction to go, but if 您 want to arrive at 您r destination—好的零件和有效的过程—you’将需要注意所有细节并选择经验丰富的专业人员来进行分析。
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模具填充分析是计算机模拟熔融塑料流入给定模具几何形状的过程。这可能是塑料零件,热流道或冷流道,浇口,喷嘴尖端,浇口,肋等。对于模具,预计流量将达到99%填充;包装是一个单独的模拟。通过有经验的用户的正确应用,此流量模拟可以预测—在模具制造之前—流动前沿如何通过喷嘴,浇口,流道,浇口和零件的流路进行。这样就可以预测浇口位置,填充时间,流量限制,塑料压力分布,空气夹带,排气问题,温度,焊接线以及与塑料零件生产相关的其他问题。

这里强调可能是因为计算机中虚拟过程的分析有时是准确的,有时是不准确的。该软件在不断改进,并且更多高级程序尝试模拟填充,翘曲和冷却。本文将仅关注填充或流动模拟方面。我对流仿真的观点是,它是一种计算机辅助工程(CAE),重点是辅助技术。电脑可以’不要一个人做。该软件可帮助有经验的用户确定填充图案和相关现象。如果使用计算机的人很少或没有塑料材料,加工和工具方面的经验,则计算机软件就无法提供良好的效果。


何时进行填充分析


模具填充模拟有两个主要应用。一种是在切割钢之前优化新的模具设计。第二个是解决现有模具的问题。两者都可以节省大量时间和金钱。

设计新模具:从零件图纸到生产涉及数百个甚至数千个细节。您可以采取任何措施来捕获零件中的错误,并且预先进行工具设计将带来巨大收益。需要缩短交货时间,增加零件和工具复杂性以及模具成本的需求,’很明显,赌注很高。有了正确的数据(零件的几何形状,材料流变学和加工设置),当开发过程从艺术品发展到零件时,流动模拟可以帮助避免代价高昂的错误。问题在于必须正确地进行仿真才能提供成本收益,而许多人并没有获得全部收益。我的猜测是,主要供应商生产的所有热流道中有将近80%是采用流量模拟设计的。 (但是,这些信息中有很多是永远不会到达成型机的。购买热流道时,一定要询问估计的压力损失,您可以’我们必须确保大约50%的模具是通过流动分析制造的。如果对新模具进行了仿真,则需要考虑以下一些问题:

1. 列出预期的分析结果,并确定收益是否合理。。您是否希望在不同的填充时间,温度和浇口位置进行迭代?您想知道夹紧压力的要求吗? (注:当模具发生滑动时,流动模拟通常无法预测在脚跟块上向夹具施加的力。)是否要确保您知道熔接线的位置,高应力区域,排气问题或压力分布?您是否需要确保设备具有成型该零件所需的注射量和注射速度/压力?

2. Make sure there is a commitment within 您r firm to evaluate and use the report. 我看到太多的分析命令被订购,付费,然后完全被忽略。更糟糕的是,很少有人在试用新工具之前就向处理器提供或解释仿真信息。 (请记住,模拟是根据假设的一组注射条件执行的。如果在不同条件下运行模具,则从模拟中获得的收益可能很小。)一旦模具,您应该将预测结果与实际数据进行比较建成。唐’您想知道您是从这笔支出中获得收益还是评估分析师的能力?

3. 为一些艰难的妥协做好准备。 填充分析可以从加工的角度确定浇口的理想位置,但是用该浇口位置构建模具可能是不可能的,或者成本很高,或者从产品性能或美学角度来看浇口位置可能不可接受。仿真分析师应有权访问足够的设计信息以了解此类限制,并应有权与设计团队联系以探索零件设计和应用中允许的任何灵活性。

4. 该树脂是否有良好的流变数据? Flow simulation software requires certain material data to predict flow and cooling. If the software materials database does not include 您r particular formulation (including glass or filler content), using data on an “equivalent”进行分析的材料可能会或可能不会提供准确的结果。

5. Can 您 evaluate the filling analysis on a similar part?明智的用户会发现一个现有的模具,该模具具有与被分析模具相同的一些特征(也许标称壁厚相似),并对该模具或模具的一部分进行流量分析,以表明该软件’s的预测与现有模具上的实际成型结果相关。如果软件低估或高估了填充时间,压力等,则该数据可用于“correct”新模具的流动分析,使结果更加可信。

6. 仅模具填充分析可能无法预测外观问题。您可能需要进行其他填充,收缩和翘曲分析,以预测下陷和变形。

7. 许多模拟程序在预测多腔工具填充的关键平衡方面均达不到要求。不幸的是,“naturally balanced” or “几何平衡”流道系统不一定会产生多腔工具的平衡填充。如果没有平衡填充,则不会有相同的零件。 (有关此讨论的详细信息,请参阅我在2010年3月的专栏文章。Beaumont 技术 Inc.的John Beaumont博士在许多文章和论文中也解释了所谓的平衡模具的不平衡填充)。

解决现有模具中的问题:如果现有模具不能生产出合格的零件或废品率很高,并且需要进行实验“Pressure Loss” analysis has been done and shows a problem such as that indicated in the accompanying illustration, a flow analysis should be performed. (For a description of 压力损失 Analysis, see my column in Dec. 2010.) This 20-minute experiment showed that the the sprue and runner were taking up nearly half of the total injection pressure to fill the mold. Obviously something is wrong. While most would simply open up the runner to reduce pressure loss, one actually needs to weigh both sides of the equation. If 您 open up the runner, pressure will drop to the 4th power relative to the change in diameter. However, the viscosity will increase because the shear rate decreases, and this complicates things significantly. You may win on pressure but pay the price with much stiffer resin. What is the best compromise? Flow analysis is ideal for this situation. First model the flow channel and part, then get the software to match the actual molding conditions, and then do the iterations on channel size to find the best compromise.


谁应该进行流量分析?


经验很重要。重复10次。理想的分析师不仅在软件方面具有多年经验,而且在加工,材料,工装和零件设计方面也具有车间经验。这些都在流量分析中起作用,并影响结果的质量。不幸的是,很难找到拥有这种丰富经验的人,因此,寻找一家使用这些参与者团队进行流量分析的商店。尝试找到一个可以在现有工具上实际测试结果的团队。要求,也许要求,他们向您显示案例历史,该工具的实验与他们的预测相符。


如何获得好的结果:


选择一个合格的团队 有适当经验进行流量分析。

至少需要对复杂零件进行12层分析。 (模拟程序“slice”将流动路径中的熔体分成多层,并分别计算每一层的速度,剪切力,温度等。)

Define and then specify the results 您 want. No need to waste resources, time, and money on data 您 won’t use—或在没有’t tell 您 what 您 do need to know.

Make sure 您 provide the analyst with the 正确 part/tool dimensions and the current design drawing. And keep the analyst posted on design changes. Also, check to make sure the tool is designed for the 正确 material shrinkage rate.

使用团队方法。让设计,材料,工具和加工专家与分析团队合作。

如果分析师正在使用“equivalent”树脂数据,也要求他/她对现有材料进行检查l. Volunteer to do this in 您r shop on a tool 您 can use as a standard. Actually I would do this for any resin, for what is at stake and the money involved, it is worth the double-check.

Understand that if 您 do not request an analysis of the 恩 tire flow path, 您’只会得到被分析物的压力要求。 您还必须补充喷嘴,浇口,流道等的压力要求。令人不快的认识是,太多的处理器对其机器的压力有所限制。也就是说,浇口和流道的额外流动路径使机器受力最大,现在无法填充零件,或者过程运行受压力限制,一致性差。

了解多腔模具中的填充平衡可能无法准确预测。填充多腔模具的平衡对于相同零件至关重要。 (请参阅我在2010年3月的专栏文章。)

与参与工具生产的人员交流分析结果。例如,流量分析通常会建议零件的填充时间。我敢打赌,这个关键数字不会在99%的时间内传递给处理器。如果您没有按照建议的填充时间来射击工具,那么您实际上在流量分析上浪费了您的钱。注射时间确定粘度;不同的填充时间通常会提供不同的部分!

总而言之,模具填充分析是正确的方向,但是如果您要到达目的地—好的零件和有效的过程—you’需要注意所有细节并选择经验丰富的专业人员进行分析。即使那样,仿真精度也可能达不到目标。

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