《塑料成型工艺与模具设计 教学课件 ppt 作者 齐晓杰 5_第五章 注射模具计算机辅助设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料成型工艺与模具设计 教学课件 ppt 作者 齐晓杰 5_第五章 注射模具计算机辅助设计（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,1,第五章 注射模计算机辅助设计,意义：数值计算技术的发展和计算机技术的应用，为提高模具设计与制造质量、缩短模具设计制造周期提供了有效手段。人工绘制模具结构图纸的方法被计算机绘图所取代，设计参数数据库、标准零件图形库的建立与使用，使设计速度提高；在模具制造前进行计算机模拟，可获得可行的或优化的模具结构和参数；数控设备的应用提高了模具加工的精度和效率。设计时间缩短50，制造时间缩短30，成本下降10，塑料原料节约7。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,2,第一节 注射模计算机辅助设计概述,注射模CAD（Computer Aided Des
2、ign） 主要功能是辅助完成模具零件设计、模具结构设计。软件系统以几何造型为主，能进行图形绘制；能存储大量模具标准图及标准组合资料，使计算机对模具结构需要能自动选择标准件与标准图组合；能根据塑件的形状及一定的参数自动、半自动地生成型腔和部分模具结构。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,3,第五章 注射模计算机辅助设计,注射模CAE（Computer Aided Engineering） 注射模CAE是指模具在制造之前，对设计给定的模具结构、工艺参数进行注塑成型过程的数值模拟，以预测制品的成型质量，检查模具结构、工艺参数是否合理。CAE的主要特点是在设计阶段完成对设计方案的模拟、修改
3、，避免直接对模具实物进行修改。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,4,第五章 注射模计算机辅助设计,注射模CAM（Computer Aided Manufacture） 功能是在模具加工制造时尽可能减少对操作工人技能的依赖性，用正确的程序实施长时间的自动化加工。CAM的功能包括生产监督、物料管理和加工工艺的制定。注射模CAM系统在模具加工前，能对加工过程进行检查，观察加工工艺是否合理，以保证数控设备编程的正确性；在模具加工制造时，需与数控设备、加工中心等配合使用。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,5,第五章 注射模计算机辅助设计,CAD、CAE、CAM三者的关系:,C
4、AD,CAE,CAM,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,6,第五章 注射模计算机辅助设计,CAD/CAE/CAM集成技术在注射模中的应用，实现了从塑件设计、模具设计、模具制造和塑件成型的一体化，具体体现在：塑件的造型设计，模具中模架的选择，模腔几何形状、顶出系统的设计，应用CAD技术；塑件结构设计中的应力分析，模具结构设计中的浇注系统设计、冷却系统设计，注塑成型中以减少塑件缺陷、改善塑件质量与性能为目的的工艺条件确定、工艺参数优化等内容，应用CAE技术；模具制造中的型腔曲面加工、抛光及装配等内容应用CAM技术。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,7,第二节 注射模CAD
5、技术,主要内容： 注塑制品的几何造型 常用表面造型方法 模腔面形状的生成 模具结构方案设计 标准模架选择 部装图及总装图的生成 模具零件图的生成 常规计算和校核,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,8,第二节 注射模CAD技术,注射模CAD应用 ： 1设计手册的计算机化 （1）标准件及标准模架图库 （2）注射模设计常用的参数，便于设计时的随机查阅 （3）注射模设计常用计算功能 2几何造型功能 （1）为塑件图形的显示和输出提供信息 （2）为CAE/CAM后续数据处理提供基础数据 3专家知识的计算机化,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,9,第三节 注射模CAE技术,意义：使设
6、计人员避免了设计中的盲目性；使工程技术人员在模具加工前完成试模工作；使生产操作人员能预测工艺参数对制品外观和性能的影响。模具设计者和生产者利用CAE技术能有目的地修正设计方案和工艺条件，克服因经验少、工作疏漏造成地不良后果，集中精力进行新产品、新工艺的研究，以适应日益激烈的市场竞争环境。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,10,第三节 注射模CAE技术,常见注射模CAE软件结构图：,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,11,第三节 注射模CAE技术,注射模CAE内容： 1.流动模拟 ：流动模拟的目的是预测塑料熔体流经流道、浇口、充填型腔的过程，计算流道、浇口及型腔内的压力
7、场、温度场、速度场，剪切应变率分布以及剪切应力分布，并将这些结果以图表、等值线、阴影图等形式显示，供设计人员分析、评价模具设计参数和注塑成型工艺条件。通过流动模拟，可帮助设计人员优化注塑成型工艺参数，确定合理的浇口、浇道数目和位置，预测所需的注射压力及锁模力，并发现可能出现的注射不足、热降解、不合理的熔接线位置等缺陷。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,12,注射模CAE内容：,2.保压分析 ：保压模拟的目的是预测保压过程中型腔内熔体的压力场、温度场、密度分布和剪切应力分布等，帮助设计人员确定合理的保压压力和保压时间，改进浇口设计，以减少型腔内熔体体积收缩的变化。 3.冷却分析：对
8、注射模具的热交换效率和冷却系统的设计方案进行模拟，从而获得制品表面温度分布、热流量分布，冷却回路的热交换率及最早冷却时间等数据，帮助设计人员确定冷却时间、冷却管路布置及冷却介质的流速、温度等冷却工艺参数，使型腔表面的温度尽可能均匀。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,13,注射模CAE内容：,4.结晶、取向分析:模拟塑料熔体在成型加工时经历的热、力物理过程，确定制品的微结构，以便预测制品的物理性能及成型质量，其微结构包括：结晶度、双折射率各分量、剪切模量变化，取向角、取向分布状态以及取向形成的应力等。 5.翘曲分析:预测在给定加工条件下，塑件脱模后的外观质量、几何尺寸、应力分布及机
9、械性能，能帮助设计人员修正塑件、模具设计方案，进一步预测塑件的使用性能。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,14,二、注射模CAE软件的应用,1 注射模CAE使用过程 （1）前处理 设定成型树脂、模具材料、注塑机规格及冷却液种类等。 建立有限元模型（FEM），将流道、浇口及型腔建成有限元网格。 设定成型条件，包括注塑压力、注射速度、冷却温度等。 （2）分析 填充分析：可以模拟树脂从注入型腔开始至充满型腔的填充过程。 保压分析：可以模拟充入型腔的树脂在保压过程中的状态。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,15,二、注射模CAE软件的应用,冷却分析：可以模拟模具在冷却过程中
10、的温度变化状态。 翘曲分析：根据保压分析取得的树脂收缩及冷却分析取得的模具温度变化状态，分析注塑制品脱模后可能产生的翘曲变化状况。 （3）后处理 各种分析结果的数据显示方式有：彩色云纹图、等值线图、X-Y平面图及文字报告、数字显示等，如树脂的压力分布、模具的温度、熔接线位置及气穴位置等。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,16,二、注射模CAE软件的应用,2注射模的CAE功能 （1）CAE在型腔设计中的应用 可以观察树脂在填充过程中各个阶段的流动状态及流动前锋的位置，确定是否能够充满型腔。 可以观察树脂在流动过程中产生的熔接线位置，其位置是否影响制品的外观及强度。 可以观察树脂在流
11、动过程中是否产生气穴及气穴位置，若有气穴，则可以正确设定排气位置。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,17,二、注射模CAE软件的应用,（2）CAE在浇口设计中的应用 可以较正确地选择浇口的种类。因为除直接浇口之外，浇口的截面积一般都较小，此处的流动阻力很大，稍微的差异对熔融树脂的填充状态有很大的影响。 可以较正确地选择浇口的位置。避免因浇口位置不当而产生滞流、喷流现象，影响制品外观。尤其是平板状制品的浇口位置选择。 可以较正确地确定阀浇口在成型过程中的开启、闭合时间，有效发挥阀浇口的作用。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,18,二、注射模CAE软件的应用,（3）CA
12、E 在流道设计中的应用 可以较正确地确定流道的形状与尺寸。流道的截面积及长度直接影响熔融树脂的流动阻力，截面积过小或尺寸过长，则会使熔融树脂在流道中的压力降过大而影响熔融树脂向型腔的填充能力。反之如果流道截面积过大，则需延长冷却时间，并且浪费树脂。 可以观察一模多腔及多浇口的制品的各个流道，在各个时段内的流量变化。通过改变流道的截面积或浇口的位置，达到浇注平衡。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,19,二、注射模CAE软件的应用,（4）CAE在制品变形预测中的应用 注射模的CAE系统中的保压分析、翘曲分析功能，可以分析熔体在保压过程中被压缩，密度产生变化的状态及剪切应力产生的制品内
13、残余应力状态，预测制品的成型尺寸。 （5）CAE在冷却系统设计中的应用 可以观察预定冷却系统方案，实行冷却时的模具温度梯度状态，由此来进行调整，设计出满意的冷却系统。,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,20,国内外流行注射模CAD/CAE/CAM软件介绍,国内： CAXA（CAD） 国外： CAD/CAE/CAM 集成软件：pro/e、UG、catia CAE软件：moldflow CAM软件：cimatron；mastcam,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,21,Pro/e 注射模CAD/CAE应用实例,塑件：键盘上盖 材料：ABS,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,22,Pro/e 注射模CAD/CAE应用实例,预设浇口,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,23,充模时间,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,24,型腔压力,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,25,压力下降,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,26,料流前锋温度,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,27,质量预测,2019年5月26日,塑料成型工艺与模具设计,28,某款电器外壳的注射过程模拟,
