PROE-PLASTIC-ADVISOR-模流分析教程.pdfVIP

第一章 计算机辅助工程与塑料射出成形 1-1 计算机辅助工程分析 计算机辅助设计(Computer-Aided Design, CAD)是应用计算机协助进行创造、设计、修改、分析、及最佳化一 个设计的技术。计算机辅助工程分析(Computer-Aided Engineering, CAE)是应用计算机分析 CAD 几何模型之物理 问题的技术，可以让设计者进行仿真以研究产品的行为，进一步改良或最佳化设计。目前在工程运用上，比较成熟 的CAE 技术领域包括：结构应力分析、应变分析、振动分析、流体流场分析、热传分析、电磁场分析、机构运动 分析、塑料射出成形模流分析等等。有效地应用 CAE，能够在建立原型之前或之后发挥功能： ․协助设计变更(design revision) ․协助排除困难(trouble-shooting) ․累积知识经验，系统化整理Know-how ，建立设计准则(design criteria) CAE 使用近似的数值方法(numerical methods)来计算求解，而不是传统的数学求解。数值方法可以解决许多在 纯数学所无法求解的问题，应用层面相当广泛。因为数值方法应用许多矩阵的技巧，适合使用计算机进行计算，而 计算机的运算速度、内存的数量和算法的好坏就关系到数值方法的效率与成败。 一般的 CAE 软件之架构可以区分为三大部分：前处理器(pre-processor)、求解器(solver)和后处理器 (post-processor) 。前处理器的任务是建立几何模型、切割网格元素与节点、设定元素类型与材料系数、设定边界条 件等。求解器读取前处理器的结果档，根据输入条件，运用数值方法求解答案。后处理器将求解后大量的数据有规 则地处理成人机接口图形，制作动画以方便使用者分析判读答案。为了便利建构 2D 或 3D 模型，许多 CAE 软件提 供了 CAD 功能，方便建构模型。或者提供 CAD 接口，以便将 2D 或 3D 的CAD 图文件直接汇入CAE 软件，再进 行挑面与网格切割，以便执行分析模拟。 应用 CAE 软件必须注意到其分析结果未必能够百分百重现所有的问题，其应用重点在于有效率地针对问题提 出可行之解决方案，以争取改善问题的时效。 经验 ＝＞ 知识 ＝＞ 实验比对 ＝＞ 品质(Q)、成本(C)、交期(D) CAE 工具 ＝＞ 应用 CAE 工具时，必须充分了解其理论内涵与模型限制，以区分仿真分析和实际制程的差异，才不至于对分 析结果过度判读。据估计，全球应用 CAE 技术的比例仅 15%左右，仍有广大的发展空间。影响 CAE 技术推广的主 因有三： ․分析的准确性。 ․相关技术人员的养成。 ․技术使用的简易性。 而 CAE 模拟分析之主要误差来源包括： ․理论模式—物理现象、材料物性。 ․数值解法(numerical Solver) ․几何模型(geometry model) ․错误的输入数据 1-2 塑料射出成形 塑料制品依照其材料性质、用途和成品外观特征而开发了各种加工的方法，例如押出成形(extrusion)、共押出 成形(co-extrusion)、射出成形(injection molding)、吹袋成形(blown film)、吹瓶成形(blow molding)、热压成形 (thermoforming)、轮压成形(calendering molding)、发泡成形(Foam molding)、旋转成形(rotational molding)、气体辅助 射出成形(gas-assisted injection molding)等等。 塑料射出成形(injection molding)是将熔融塑料材料压挤进入模穴，制作出所设计形状之塑件的一个循环制程。 射出成形制程根据所使用的塑料而有不同，热塑性塑料必须将射进模穴的高温塑料材料冷却以定形，热固性塑料则 必须由化学反应固化定形。 射出成形是量产设计复杂、尺寸精良的塑件之最普遍和最多元化的加工方法。按照重量计算，大约 32%的塑 料采用射出成形加工。射出成形所生产的塑件通常只须少量的二次加工／组合、甚至不需要二次加工／组合。除了 应用于热塑性塑料、热固性塑料以外，射出成形也可以应用于添加强化纤维、陶瓷材料、粉末金属的聚合物之成形。 射出机自从 1870 年代初期问世以来，