注塑成形工艺解决方案

ANSYS PlanetsX是一款专业针对注塑成形工艺仿真软件。它帮助工艺工程师解决注塑成形过程中的各种问题,如产品设计外形、功能性、强度是否合理;注塑模具设计中浇道浇口设计是否恰当;生产过程中是否能够提高生产率;注塑机台的注塑压力、闭合力是否满足要求;生产出的零件由于缩水、翘曲等原因尺寸精度是否满足设计要求以及是否能够通过强度、耐久性等性能测试等等。


ANSYS PlanetsX注塑分析CAE系统集成于ANSYS Workbench平台下,充分利用ANSYS Workbench强大的用户界面易操作性,使的整个仿真设置、求解、结果查看实现流程化。同时PlanetsX作为ANSYS Workbench的子系统运行良好,其注塑分析功能与ANSYS相关分析(如结构、热分析等)实现无缝连接。


1、PlanetsX产品特色


  • 注塑成型

通过对注塑过程的模拟,能够评估产品设计、注塑模具设计、生产工艺的可行性,同时预测注塑件可能产生的各种缺陷,对其性能进行全面的评估。


  • 翘曲分析

PlanetsX能够考虑注塑分析、纤维方向分析及固化反应分析的结果数据,预测注塑件的翘曲变形,能够帮助用户得到零件的变形方向及大小。


  • 纤维方向分析

纤维方向分布对注塑件性能有很大的影响,PlanetsX能够进行纤维方向的分析,得到纤维方向向量、纤维方向比率、各向异性弹性模量、泊松比、线膨胀系数等与纤维方向相关的结果。


  • 固化反应

PlanetsX能够考虑热固性材料加热软化流动的特殊性,能够得出热固性相关的特征,如固化反应率、热固性材料粘性改变、凝固收缩率等。


  • 射出压缩成形

PlanetsX能够模拟具有运动模具的特殊注塑成形方法(射出压缩成形),预测该注塑成形过程可能产生的各种缺陷(短射、熔接线、缩水等)。


  • 残余应力

采用Leonov粘弹性模型,PlanetsX能够模拟注塑成形过程应力释放,计算残余应力及双折射应变状态。


  • 光学特性分析

PlanetsX可以对注塑成形的光学器件进行光学性能分析,得到一系列光学性能参数,例如双折射、延迟、折射率分布、密度分布等。


2、注塑工艺分析应用案例

  • 注塑成形及翘曲分析




  • 纤维方向分析

  • 纤维向量及比率分布

  • 固化反应


  • 残余应力


  • 光学特性分析


  • 模具温度


  • 射出压缩成形分析


3、聚合物浇注成形工艺方案及应用


聚合物成形采用浇注工艺而实现,该工艺条件下高分子材料在重力作用下缓慢流入设计好的模腔,与注塑成形有所不同。室温下高分子材料为低粘性,因此材料在自重下可以充分充型。


在浇注过程中,铸型保持高温以利于出模前高分子材料在短时间内发生固化反应。由于固化作用,成形产品可能会产生缩孔,该缺陷将导致产品产生翘曲或缩水。作为热塑性材料,也会在降到室温的过程中产生收缩。


ANSYS PlanetsX采用固化反应及固化缩水模型模拟该聚合物的浇注过程,考虑浇注的参数包括:

  • 聚合物初始温度
  • 铸型温度
  • 浇注时间
  • 浇注后再铸型的停留时间
  • 聚合物与模具的传热
  • 初始粘度
  • 聚合物热物性参数(密度、热度、热导率等)



通过浇注工艺模拟计算,可以获得:
  • 聚合物浇注充型流动过程
  • 熔体前沿形态
  • 温度场随着固化反应的进行升高情况
  • 粘度变化现象
  • 收缩变形量
  • 固化后的应力分布情况

 

  •   高压开关聚合物浇注工艺应用案例

高粘度(左)和低粘度(右)聚合物浇注充型过程



不同位置的粘度变化曲线

 

左图为固化过程温度场(随着固化放热的进行,温度最高点比铸型温度略高)

右图为固化率分布云图

 

固化后产品变形量(左图)及残余应力云图(右图)