高分子材料成型

高分子材料成形CAD/CAE模具技术内涵大型、精密、复杂快速、高质量、长寿命高水平的模具技术设计技术制造技术管理技术模具材料标准化技术设计技术模具CAD/CAE技术时间水平辅助绘图标准化+辅助绘图设计+分析基于知识的设计协同设计70‘s80‘s90‘s00‘s2DCAD2D模具专用CAD+简易CAE3DCAD+CAE3D模具专用CAD智能化、网络化、集成化+3DCAE设计技术并行（协同）设计技术1）在设计过程中即可考虑模具生命周期后续制造、试模等各项问题。（项目组）2）在设计过程中，可同时进行工艺和模具结构的设计。（关联设计技术）设计分析制造评价工艺设计结构设计设计技术并行（协同）设计技术基于网络的多人协同完成模具设计任务的一种设计技术。实际上就是并行设计技术的网络化。主模型局部模型局部模型网络平台/应用系统模块设计技术国内外设计技术应用概况设计技术国内的应用情况国外的应用情况CAD技术以2D辅助绘图为主，部分企业开始使用3D设计技术大部分企业采用3D设计技术，并与CAM集成CAE技术大部分企业以经验为主，部分企业采用了CAE技术设计过程必须执行的流程专用模具设计系统较少使用已有企业开始使用，有些企业将积累的知识编制到系统中使用设计知识的积累与规范化注意不够企业非常关注，并注意将其转化为企业的设计规范并行/协同设计基本没有采用已开始采用。如CAD/CAE的集成，PDM技术的应用，建立面向并行设计的规范，设计过程与知识的标准化。设计技术对策与建议•加强3D设计技术的培训工作，并逐步走向采用3D设计为主的设计技术；•加强CAE技术的应用；•注意设计知识的积累与整理，企业内部要建立适合企业特点的设计规范与标准；•扩大设计队伍，推行并行/协同设计思想。制造技术先进的加工技术高速数控铣床高速铣削加工主轴转速10000r/min最高已达100000r/min优点：模具加工精度高、表面光洁度高、减少后续加工要求、铣削表面粗糙度可达：Ra0.4um.减少加工时间50%以上。制造技术先进的加工技术多轴联动加工机床多轴联动加工技术5轴联动以上复杂模具型面需多轴联动机床加工，特别是为避免球头刀的“0“速区切削。国外已将多轴联动机床用于模具加工，国内目前主要是3-4轴联动。制造技术先进的加工技术精密电火花成型加工设备精密电火花线切割加工设备主轴高速性能，实现免冲液加工，避免侧面二次放电，提高加工精度和精加工效率。在精密深槽、窄缝加工中可提高效率3倍无电解脉冲电源、优化能量脉冲电源以及去离子水对离子的控制等技术使线切割加工的表面质量大为改观。可减少甚至避免磨削加工。例如：日本SODIK公司的AP200L线切割机床采用0.05mm的碳化钨丝及油工作液,其加工精度为1.0um，表面光洁度达Ra0.09um制造技术先进的测量技术三坐标测量机便携式六自由度测量机大型复杂模具的快速测量中小型零件的测量可分析加工误差报告内容研究背景研究意义发展的三个阶段（我们的工作）总结一、研究背景塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用塑料制品成形最主要的方法是注射成形，世界塑料成形模具产量中约半数以上是注射模具传统模具设计方法已不能适应市场的要求，在大型复杂和小型精密注射模具方面我国不得不每年花费大量外汇从国外进口模具二、研究意义建立起系统完善的塑料成型理论模型与模拟方法，实现塑料成型过程分析的模型化、定量化、数字化、可视化通过仿真能大大缩短试模和修模的时间、显著提高塑料制品的质量、降低成本、减少模具的进口培训作用：有效辅助模具工程师熟悉注射成型过程的特点和规律，也可作为大专院校的教学软件三、主要研究工作注射成型模拟技术发展的三个阶段基于中面模型的模拟：基于中面的注射成型全过程模拟基于双面模型的模拟：基于双面的注射成型模拟基于实体模型的模拟：实体流技术四、中面流技术（I）基于中面模型的模拟过程1基于中面的流动、保压模拟基于中面的流动、保压模拟：有限元/有限差分混合法分析实例BACK2基于中面的冷却模拟（I）基于中面的冷却模拟：边界元法分析实例2基于中面的冷却模拟（II）基于中面的冷却模拟实例BACK3基于中面的应力和翘曲模拟基于中面的应力和翘曲模拟：有限元法分析实例BACK4基于中面的气辅成型模拟基于中面的气辅成型模拟：有限元法，两相流分析实例BACK四、中面流技术（II）基于中面流技术在应用中的局限性手工构造中面模型十分困难由产品实体模型直接生成中面模型的CAD软件不够成熟CAD/CAE/CAM的集成无法实现分析结果的显示缺乏真实感五、双面流技术（I）基于双面流模型的模拟过程五、双面流技术（II）双面流技术的实现思路五、双面流技术（III）双面流技术的优点避免了二次建模，突破了推广应用瓶颈在制品上显示流动结果时有三维真实感五、双面流技术（IV）应用实例典型应用：青岛海尔模具有限公司五、实验验证（I）注射成型过程计算机辅助测试系统现场照片材料流变实验现场照片实验模具与测试仪器现场照片五、实验验证（II）实物照片实验测试压力与模拟压力的比较图模拟结果几个中间时刻的流动前沿实验与模拟比较图•充模流动阶段最大相对误差：8.6%•保压阶段最大相对误差：5.5%五、双面流技术（VI）双面流技术的缺点分析数据的不完整流动分析难于与冷却分析、应力分析、翘曲分析集成在空腔内流动时存在明显不足六、实体流技术（I）基于实体流模型的模拟过程六、实体流技术（II）基于实体流的流动模拟软件存在的最大问题在保证精度的情况下提高计算速度解决思路假定熔体速度与压力梯度成正比双面流与实体流的结合分析致谢谢谢各位！UG/MOLDWIZARD简介工艺性分析确定型腔数目选定分型面确定型腔布置设计浇注系统设计脱模方式冷却系统推出机构型芯、型腔设计模架选用计算校核绘制模具图注塑模的一般设计过程•塑件工艺性分析•模具型腔布置•塑件收缩计算•分模面设计•标准模架•浇注系统设计•冷却系统设计•标准件•型腔加工电极设计•辅助装置设计•其它集成的设计环境产品工艺性分析•确定分模线•自动找出型芯、型腔面•模拟型腔、型芯分割•确定需斜抽芯位置•确定垂直小拨模面；3300面的零件手工分模需4天时间采用MOLDWIZARD仅需4个小时。自动/辅助分模型腔布置标准模架标准件返回管理技术模具企业的管理需求及难点人事管理财务管理客户关系管理供应链管理订单管理设计管理生产管理库存管理难点生产管理订单的随机性生产的动态性项目管理看板管理跟单管理条码管理采用的技术如何保证质量如何控制进度生产能力评估如何调整生产模具企业特点决定的手工作业管理，不能及时统计与分析生产情况，效率低，生产管理人员工作量大。CAD/CAECAPP产品数据管理PDM销售采购财务库存计划车间控制物流控制系统加工控制系统工程数据管理客户/供应商CAMInternetItemBOMRouting质量控制Q/PlanERP管理技术理想的计算机辅助管理技术管理技术模具企业应以生产管理信息化为重点，逐步实现整个企业的信息化管理。生产管理需解决的关键问题：1）模具零件加工工序的快速编制；2）车间作业计划的优化调度与动态调整；3）生产现场数据的实时采集；4）生产情况的实时统计与分析；5）生产能力评估；6）工时费用统计；7）模具不能按时完成预报警。管理技术管理技术管理技术管理技术采用条码技术实时采集生产现场的数据管理技术标准化技术模具行业标准化技术典型结构标准化；构件标准化；模具材料标准化。我国模具标准化程度达：30-40%国外模具标准化程度达：70-80%需要模协和社会共同努力主要原因：标准件的品种少、规格少标准化技术企业内部标准化技术设计知识的积累与规范化；设计流程的规范化；模具结构及零件设计规范化；模具材料选用规范化；加工工艺规范；。。。。。形成企业的特色和设计文化模具材料国内新型模具材料的开发情况冷作模具钢高强韧耐磨钢高速钢基体钢低合金模具钢无磁高强度钢热作模具钢大截面热锻模具钢中小热锻模具钢压铸模具钢热挤压模具钢塑料模具钢预硬化型塑料模具钢耐蚀塑料模具钢非调质塑料模具钢合理选择模具材料是提高模具寿命和质量的前提。模具材料与国外模具材料的差距缺乏有关指导性强、实用的技术资料；大量钢种的生产和应用太少；钢的质量不够稳定；规格单一；缺少特殊性能要求的钢种；产销渠道不畅通。谢谢！CAE技术在注塑成型中的应用CAE技术在注塑成型中的应用•CAE是CAD的深入应用•CAE是CAD与CAM的桥梁CADCAECAM计算机辅助工程ComputerAidedEngineering(CAE)CAE是以计算机软硬件为工具，以仿真为手段，帮助使用者进行预测的工作，以解决工程上现有或潜在的问题。计算机辅助工程ComputerAidedEngineering(CAE)当材料、造型或工艺条件改变时，CAE可以帮助使用者了解这些改变对于制件质量和生产力的影响。注塑行业现状自动化的孤岛!“从产品设计部门传送过来的零件中有85%的需要进行修改以便于模具设计和制品生产。”-BobPetit,设计分析部经理,NYPROInc.制品生产模具设计制品设计从制品设计到生产的完整解决方案加工参数加工约束条件制品生产模具设计制品设计传统设计流程概念设计产品设计模具设计开模试模生产更改猜测、尝试…传统设计方法的缺陷•反复试模、改模，导致：•产品开发周期延长…•模具成本上升…•……•生产工艺无法最优化，导致：•工艺不稳定，无法连续生产…•生产周期过长，效率低下…•……怎么办？结合CAE的设计方法概念设计产品设计模具设计开模试模生产CAE预测、控制…CAE设计方法的优点•优化产品设计方案，改善产品的工艺性•优化模具设计方案（浇注系统、冷却系统）•优化成型工艺•连续、稳定地生产•最大限度地提高生产效率•确保塑料完整、均匀地充满型腔•确保制品得到均匀、快速的冷却•得到较宽的工艺条件注塑成型中的常见问题制品不能充满型腔制品表面有不能接受的熔接痕、缩痕、烧焦痕制品表面有流纹、银纹、喷痕、气纹、色差制品尺寸稳定性差制品翘曲变形，无法精度和装配制品成型周期过长，生产效率低下解决方案全程模拟注塑过程，预测最终制品可能的缺陷，找到缺陷产生的正确原因，在模具加工之前得到最优化的制品设计、模具设计方案和最适宜的成型工艺条件，确保产品以最短的周期、最低成本投入市场。解决方案—准确的预测动态充填过程1．型腔能否充满？2．熔体是否同时充满型腔远端？3．熔体在型腔中的前进速度是否均一？解决方案—准确的预测熔接痕位置熔接痕解决方案—准确的预测气穴位置气穴解决方案—准确的预测压力分布解决方案—准确的预测剪切应力分布解决方案—准确的预测体积收缩率收缩不均匀是制品翘曲变形的主要原因之一。合适的保压压力—时间曲线是保证制品收缩均匀的前提。通过此结果还可以预测缩痕。解决方案—准确的预测型腔两侧温度差异冷却不均匀也是制品翘曲变形的主要原因之一。要控制此温差在20℃以内。解决方案—准确的预测最终制品与型腔尺寸差异放大10X解决方案—准确的预测最终制品与型腔尺寸差异—原因分析不均匀收缩所导致的变形量解决方案—准确的预测最终制品与型腔尺寸差异—原因分析不均匀冷却所导致的变形量解决方案—准确的预测最终制品与型腔尺寸差异—原因分析成型因素所导致的变形量解决方案—准确的预测气体辅助成型—气体穿透情况气体在厚的把手处气体在薄壁处气体在薄壁处浇口进气点解决方案—合理的推荐浇口位置图中兰色最深处表示最合理的浇口位置。解决方案—合理的推荐最佳成型工艺条件最佳工艺条件点（熔料温度、模具温度、注射时间）。解决方案—合理的推荐自动平衡流道平衡前平衡后产品需求1.高强度2.没有缩痕3.抗冲强度高4.成型所需锁模力低5.生产成本低CAE效益1.引用气体辅助成型技术2.得到合格产品没有变形和缩痕3.抗冲击强度高4.降低锁模力—少500吨5.缩短开发周期行业：汽车配件产品：仪表板宁波四维尔公