CAE模流分析技术的应用.PDF

第五章 CAE 模流分析技術的應用 5.1 引言 本章擬以理論及數值模擬分析，探討射出成型的熔膠在模具充填過程中，成型製程 操作條件與模具流道設計參數的影響，期能利用 CAE 模流分析技術選定模具、塑膠材 料、與射出機台後就可自動設定加工條件參數，達成CAE模擬分析與現場實務設計同步 化。 電腦輔助工程CAE (Computer-Aided Engineer) 模流分析技術日益精進，以提昇 產業的競爭力及減少現場實際試誤的成本與時程浪費，使業者邁向更快速及更周密生產 流程。使用者應在最短時候內學會操作CAE模流分析軟體，熟悉指令操作，依照CAE模 流分析進行產品設計，做為開模前模擬與測試，以達到效果事半功倍。 本章以無線通訊產品(Access Point)外殼為例，應用CAE 模流分析技術，來探討產 品設計與製造的問題；在模具未正式開模前，先行檢討產品設計的缺失，再針對缺失項 目做設計改善，確保產品於塑膠射出成型符合品質標準要求，以提高研發、製造、生產、 檢驗的效率及降低其成本。 5.2 CAE 模流分析的操作步驟 模流CAE的操作可分成：模型建立(Modeling)、物性數據(Data Bank)、成型條件(分 析模組) 三方面[1]。CAE模流分析的步驟有產生網格、匯入網格模型、選擇材料和射出 機的加工條件和模擬射出成型等[3]。首先在 CAD 軟體建構 FEM 的產品模型，如 Rhino、AutoCAD、Cimatron、Pro/Engineer、Ideas、Euclid等；第二是將有限元素網 格匯入 Moldex3D；第三是選擇塑膠材料和設定加工條件，因為Moldex3D是基於塑膠材 料和高分子加工物理基礎，加上塑膠特性和加工狀況，以產生仿真的模流分析結果，並 得到準確的分析結果。 模型就是產品幾何形狀與尺度，模流分析CAE的軟體為模型建立，市面上可建立模 型之CAD軟體等，透過轉換介面工具成為有限分析(Finite Element Analysis) 網格 (Mesh)資料。匯入圖檔為操作的第一的步驟，它讀取其他軟體所建立的模型資料，如 *.iges 檔，挑選曲面並連結所有曲面以產生網格(Mesh)，如曲面資料不齊全即修補曲 面。網格產生後，對於有破洞區域進行修補，有限元素網格的特性，是相鄰網格間的節 點要正確的連接；如此才能將節點上的物理訊息正確的傳遞下去。要做射出成型的模流 分析，可先利用Rhino 繪製工具繪製流道、進澆點、水路與模座，將所有Mesh 設定厚 - 30 - 度、定義流道、澆口尺度與進澆點，完成模型之前處理，然後將Mesh 模型資料存成 Moldex3D 檔案資料[2]。 塑料性質介紹，所有的物理解析均根據於材料的物性出發做計算，不同物料則有不 同的成型狀況，提供一個塑料資料庫可供呼叫使用，也可以自行建立物料特性；成型條 件，除了產品幾何構造、進澆口位置設定外、射出機更是不可忽視的重要加工程序，對 於進料螺桿射出壓力、料溫設定、保壓時間等都是重要的因素。 5.3 CAE 模流分析的電腦軟體與硬體之介紹 Moldex3D針對不同的分析需求，提供 2.5D (Shell) 與 3D (Solid) 的分析工具模 組兩個部份。Shell系統包括Project、Flow / Pack、Cool、Warp、Gasln、RIM、Mesh 等7個主要的模組； Solid 系統包括Project、Flow、Pack、Cool、Warp、Fiber、Gasln、 RIM、Mesh等9個主要的模組[4]；本文以2.5D ( Shell)系統為研究分析使用工具模組。 目前使用CAE模流分析，2.5D (Shell)的版本作業須在Window NT Service Pack 6 或 Window 2000作業系統，硬體上需要處理器Intel Pentium 3, 1.0G或更高，最小記 憶體1.0 GB或更高，硬碟4 GB或更高，顯示卡支援 OpenGL 規格，光碟機2 倍數或更 高；Solid則是在Window NT Service pack 6 或 W