塑料托盘注塑模具设计的关键技术
2021/12/4 14:07:31 点击：
1、 发展概况及应用背景
近20年用以，塑料行业发展迅速。早在七年后，塑料的年产量就超过了钢铁和有色金属的年总产量。塑料托盘广泛应用于汽车、机电、仪器仪表、航空航天等国家支柱产业以及与人民生活相关的各个领域。虽然塑料制品的成型方法很多，但主要的方法是注射成型。世界塑料成型模具产量的一半左右是注塑成型
随着塑料制品复杂度和精度要求的提高以及生产周期的缩短，传统的以经验为主的模具设计方法已不能满足市场的要求。在大型复杂和小型精密注塑模具方面，中国还需要从国外进口模具
2、关键技术和实用功能
1。将中心层模型替换为三维实体模型
传统塑料托盘注塑模拟软件之中基于产品的中心层模型。用户首先将薄壁塑料制品抽象成近似的平面和表面，称为中心层。在这些中心层之上生成二维平面三角形网格，使用这些二维平面三角形网格进行有限元计算，并在下方平面之上显示最终分析结果。注塑产品模型大多采用三维实体模型。由于两个模型间的不一致性，二次建模是不可避免的。然而，由于注塑制品形状复杂多样，很难从三维实体之中提取中心层，提取过程非常繁琐和耗时。因此，设计人员对仿真软件的困难感到恐惧，这已成为注射成型仿真软件
HsCAE-3D广泛应用的瓶颈，HsCAE-3D主要接受三维实体曲面模型的STL文件格式。目前主流的CADCAM系统，如UG、ProEngineer、CATIA、SolidWorks等，都能输出高质量的STL格式文件。换句话说，用户可以在任何商业化CADCAE系统的帮助下生成所需产品的三维几何模型的STL格式文件。HsCAE 3D可以自动将STL文件转换为有限元网格模型，通过曲面匹配和引入新的边界条件，保证相应曲面的协调流动，实现基于三维实体模型的分析，并显示三维分析结果，消除了中心层仿真技术中先抽象中心层再生成网格的复杂步骤，突破了仿真系统推广应用的瓶颈，大大减轻了用户建模负担，降低了对用户的技术要求，并将用户的培训时间从过去几周缩短到几个小时。图1显示了基于中心层模型和三维实体表面模型的流动分析和模拟的比较。
2.有限元、有限差分和体积控制方法的综合应用
塑料托盘是薄壁制品。产品在厚度方向之上的尺寸远小于其他两个方向之上的尺寸，并且厚度方向之上的温度等物理量变化非常大。如果采用简单的有限元或有限差分法，分析时间会过长，无法满足模具设计和制造的实际需要。我们在流动平面之上采用有限元法，在厚度方向之上采用有限差分法，分别建立和求解与流动平面和厚度方向尺寸相对应的网格。在保证计算精度的前提之下，计算速度满足工程需要，采用控制体积法求解成形中的移动边界问题。对于具有不同上下对应表面的产品，可将其划分为体积的两部分，并形成各自的控制方程。这两个部分的协调可以通过连接处的插值和比较来保证
3。数值计算与人工智能技术的结合
注塑塑料托盘工艺参数的优化一直是模具设计人员关注的问题。传统的CAE软件虽然可以在计算机之上模拟特定工艺条件之下的注塑成型过程，但不能自动优化工艺参数。CAE软件的用户必须为多个CAE分析设置不同的工艺条件，并结合实际经验对各种方案进行比较，以获得更满意的工艺方案。同时，在对零件进行CAE分析之后，系统将生成大量关于方案的信息&40；产品、工艺条件、分析结果等；，分析结果通常以各种数据字段的形式出现，这要求用户具有分析和理解CAE分析结果的能力。因此，传统的CAE软件是一种被动的计算工具，不能为用户提供直观有效的工程结论。对软件用户的要求过高，影响了CAE系统在更大范围之内的应用和推广。针对上述不足，HsCAE 3D软件在原有CAE系统精确计算功能的基础之上，将知识工程技术引入到系统开发之中，利用人工智能的思维和推理能力，代替用户完成对大量信息的分析和处理，并直接提供指导性的过程结论和建议，有效解决了CAE系统的复杂性与用户需求的简单性间的矛盾，缩短了CAE系统与用户间的距离，将仿真软件从传统的“被动”计算工具提升到“主动”优化系统。HsCAE 3D系统主要将人工智能技术应用于初始工艺方案设计、CAE分析结果的解释与评价、分析方案的改进与优化
近20年用以，塑料行业发展迅速。早在七年后，塑料的年产量就超过了钢铁和有色金属的年总产量。塑料托盘广泛应用于汽车、机电、仪器仪表、航空航天等国家支柱产业以及与人民生活相关的各个领域。虽然塑料制品的成型方法很多，但主要的方法是注射成型。世界塑料成型模具产量的一半左右是注塑成型
随着塑料制品复杂度和精度要求的提高以及生产周期的缩短，传统的以经验为主的模具设计方法已不能满足市场的要求。在大型复杂和小型精密注塑模具方面，中国还需要从国外进口模具
2、关键技术和实用功能
1。将中心层模型替换为三维实体模型
传统塑料托盘注塑模拟软件之中基于产品的中心层模型。用户首先将薄壁塑料制品抽象成近似的平面和表面，称为中心层。在这些中心层之上生成二维平面三角形网格，使用这些二维平面三角形网格进行有限元计算，并在下方平面之上显示最终分析结果。注塑产品模型大多采用三维实体模型。由于两个模型间的不一致性，二次建模是不可避免的。然而，由于注塑制品形状复杂多样，很难从三维实体之中提取中心层，提取过程非常繁琐和耗时。因此，设计人员对仿真软件的困难感到恐惧，这已成为注射成型仿真软件
HsCAE-3D广泛应用的瓶颈，HsCAE-3D主要接受三维实体曲面模型的STL文件格式。目前主流的CADCAM系统，如UG、ProEngineer、CATIA、SolidWorks等，都能输出高质量的STL格式文件。换句话说，用户可以在任何商业化CADCAE系统的帮助下生成所需产品的三维几何模型的STL格式文件。HsCAE 3D可以自动将STL文件转换为有限元网格模型，通过曲面匹配和引入新的边界条件，保证相应曲面的协调流动，实现基于三维实体模型的分析，并显示三维分析结果，消除了中心层仿真技术中先抽象中心层再生成网格的复杂步骤，突破了仿真系统推广应用的瓶颈，大大减轻了用户建模负担，降低了对用户的技术要求，并将用户的培训时间从过去几周缩短到几个小时。图1显示了基于中心层模型和三维实体表面模型的流动分析和模拟的比较。
2.有限元、有限差分和体积控制方法的综合应用
塑料托盘是薄壁制品。产品在厚度方向之上的尺寸远小于其他两个方向之上的尺寸，并且厚度方向之上的温度等物理量变化非常大。如果采用简单的有限元或有限差分法，分析时间会过长，无法满足模具设计和制造的实际需要。我们在流动平面之上采用有限元法，在厚度方向之上采用有限差分法，分别建立和求解与流动平面和厚度方向尺寸相对应的网格。在保证计算精度的前提之下，计算速度满足工程需要，采用控制体积法求解成形中的移动边界问题。对于具有不同上下对应表面的产品，可将其划分为体积的两部分，并形成各自的控制方程。这两个部分的协调可以通过连接处的插值和比较来保证
3。数值计算与人工智能技术的结合
注塑塑料托盘工艺参数的优化一直是模具设计人员关注的问题。传统的CAE软件虽然可以在计算机之上模拟特定工艺条件之下的注塑成型过程，但不能自动优化工艺参数。CAE软件的用户必须为多个CAE分析设置不同的工艺条件，并结合实际经验对各种方案进行比较，以获得更满意的工艺方案。同时，在对零件进行CAE分析之后，系统将生成大量关于方案的信息&40；产品、工艺条件、分析结果等；，分析结果通常以各种数据字段的形式出现，这要求用户具有分析和理解CAE分析结果的能力。因此，传统的CAE软件是一种被动的计算工具，不能为用户提供直观有效的工程结论。对软件用户的要求过高，影响了CAE系统在更大范围之内的应用和推广。针对上述不足，HsCAE 3D软件在原有CAE系统精确计算功能的基础之上，将知识工程技术引入到系统开发之中，利用人工智能的思维和推理能力，代替用户完成对大量信息的分析和处理，并直接提供指导性的过程结论和建议，有效解决了CAE系统的复杂性与用户需求的简单性间的矛盾，缩短了CAE系统与用户间的距离，将仿真软件从传统的“被动”计算工具提升到“主动”优化系统。HsCAE 3D系统主要将人工智能技术应用于初始工艺方案设计、CAE分析结果的解释与评价、分析方案的改进与优化
3、知识仿真系统之中使用的主要优化方法：
第一次模拟考试就是第一次模拟考试。4.圆筒圆筒系统一般采用产品和转轮系统的三维流动和保压综合分析。产品为三角形单位。HSCAE 3D系统通过半解析方法解决了混合单元的集成问题。这样，HSCAE 3D系统不仅可以分析单个模具的大型复杂产品，还可以分析小型多精度产品。该系统的应用范围大大拓宽。目前，世界之上第一个先进的HSCAE三维系统模拟考试软件，可以分析多腔的流动平衡问题。
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