基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析


大部分塑膠材料的注塑前需要模具先預熱,大部分時間從10-180分鐘左右,一般情況下需要實際試模后,才能準確的知道需要基礎預熱的時間,DFM\報價階段很難預測,對后期注塑工藝的的影響也比較大,需要先發布再修訂,影響實際的生產過程,也造成了浪費,如何能夠準確的預測預熱時間是行業內的一個難點和痛點。

由于塑膠模具構成相對比較復雜,嵌件及模塊比較多,一般零部件數量在400~1000+,使用傳統的熱分析軟件,前處理涉及的網格、接觸等的設置可能都得需要1天時間,大量零部件帶來的干涉、縫隙、冗余都錯誤都需要一一排除,即使前處理正常完成,計算過程對求解器的要求也比較高,局部低質量的網格也會對結果輸出有重大的影響,所以此類分析使用傳統有限元軟件,成本高,計算過程失敗幾率高,時間長,所以在塑膠行業沒有得以像模流分析一樣嵌入企業的研發流程。

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖1

SimSolid軟件的出現,為解決上述痛點,提供了一種可行的解決方案。SimSolid采用無網格技術,支持自動接觸設置,支持導入1000+零件裝配體,可以快速完成模具的預熱分析,實現了在實際開模前評估預熱時間,關鍵區域溫度場分布,提前定義充足的工藝條件;

以上面的模具為例,此模具注塑時需要90℃模溫,使用模溫機進行預熱和冷卻;

冷卻水路如下所示:

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖2

初始預熱冷卻水路溫度為95℃,環境溫度為23℃,評估7200S后模具核心區域的溫度的分布情況。(注塑核心區域溫度達到90℃以上,整個計算過程簡化了進水口與出水口的溫度差異,默認為95℃恒溫。)

1.模具初始模型輸入

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖3

導入整套塑膠模具模型,所有模型不經過任何精簡或者處理,直接由NX導入到SimSolid;

合計零部件數目430個,抑制2個多余的小體積零件,自動識別出螺栓153個;

2.統一定義材料

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖4

統一設置材質,對于個別零件如果有特殊材質,可以單獨選中定義材料;

3.自動生成接觸條件

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖5

自動批量設置零部件的接觸類型,有特殊接觸需要的零件,可以手動變更接觸類型;

4.熱條件輸入

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖6

通過時間曲線的振幅因子,控制不同時間的水路溫度輸入;

定義需要計算的預熱溫度場輸入,可以是功率也可以是溫度,或者是變化的溫度場輸入,比如開始時100℃,1小時后變更為90℃等,可以通過上述實際曲線進行控制;

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖7

定義上下與注塑機接觸面的熱交換系數,定義模具四周表面對流區域及換熱系數;如果有特殊區域,如有隔熱板區域,可以單獨定義。

5.求解計算·

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖8

設置計算時間,完畢后,提交計算,

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖9

如果只是快速的預測溫度場,粗略計算的速度很快,大約只需要5分鐘即可完成分析;從模型導入到分析結束時間不超過30min;

6.結果讀取

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖10

7200s時,整體溫度最高94.4℃;也可以查閱核心部件溫度場變化。

重點評估注塑區域鑲塊溫度是否>90℃;

可以查閱不同時間核心部件的溫度變化;

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖11

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖12

基于SimSolid的塑膠模具溫度場瞬態分析的圖13

小結:

基于SimSolid塑膠模具的預熱溫度場分析,分析過程無需專業人員,也不需要進行精確的網格及接觸處理,分析時間可以控制在1小時內,能夠滿足企業的DFM、報價、工藝預設計階段的需求,能夠大幅度降低后期不可控風險及工藝變更次數,縮短研發周期,大幅降低產品的開發成本。

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