Общий процесс производства пластмассовых изделий включает в себя множество этапов, включая проектирование изделий и конструкций, проектирование пресс-форм, оснастку для пресс-форм и литье под давлением. Если конструкция детали недостаточно подходящая, это вызовет трудности при производстве на более поздних стадиях или дополнительные усилия по коммуникации в связи с изменениями конструкции и фиксацией детали и пресс-формы.
Эта статья посвящена тому, как на этапе проектирования пластмассовых изделий использовать моделирование CAE для приближения к оптимальным конструкциям, предотвращения потенциальных проблем и обеспечения бесперебойного массового производства.
Как правило, на стадии разработки продукта существуют проверки проектирования для производства (DFM). Общие элементы DFM включают значения усадки пластиковых материалов, углы уклона и наличие или отсутствие зазубрин. Также предлагаются конструкции деталей по толщине, ребрам и бобышкам, а также технические допуски. Эти проверки спецификаций могут быть выполнены с помощью функций САПР или чертежей ручной проверки.
Например, хотя мы обычно стремимся к одинаковой толщине детали, когда требуются различия в толщине, мы предлагаем конструкции, как показано на рис. 1. С другой стороны, рис. 2 и 3 показывают предлагаемые конструкции ребер, а предлагаемые конструкции выступов показаны на рис. 4. Однако литье пластмасс под давлением-это динамичный процесс, поэтому один и тот же пластиковый материал, изготовленный разными производителями и с разными моделями, может сильно отличаться по характеристикам материала. Кроме того, различные машины для литья под давлением по-разному реагируют на работу машины, и различные технические условия будут влиять на качество продукции. В результате проблемы все еще возникают на реальном производстве даже при использовании DFM.
Например, несмотря на то, что мы следовали рекомендациям по толщине и дизайну ребер, конечные изделия все равно могут иметь чрезмерную деформацию, низкую прочность конструкции, дефекты поверхности или даже неполное заполнение и не могут быть отлиты.
Рис. 1. Предлагаемые конструкции для изменения толщины
Рис. 2. Предлагаемые конструкции размеров ребер
Рис. 3 Эквивалентные конструкции ребра
Рис. 4. Конструкция выступа с указанием толщины детали
Таким образом, нет правиол для всех разработчиков изделий, но лучшее предложение следует рассматривать как первоначальные рекомендации по проектированию. Помимо использования программного обеспечения САПР для проведения проверок DFM, анализ CAE может дополнительно помочь в настройке геометрических размеров, проверке оптимизированных конструкций и итеративном устранении неполадок. Такие итеративные изменения проекта и проверки являются длительным процессом, и ,чтобы преодолеть эту трудность, Moldex3D SYNC с 2021 года поддерживает инструменты оптимизации геометрии, помогая пользователям значительно упростить рабочий процесс анализа CAE. С помощью этого инструмента проекты со всеми изменениями размеров и соответствующими результатами анализа CAE могут быть выполнены в несколько простых шагов.
В следующем примере показано, как использовать СИНХРОНИЗАЦИЮ Moldex3D для достижения оптимизированных геометрических конструкций.
На рис. 5 показана исходная модель продукта, прошедшая проверку DFM, а на рис.6 показан ее первоначальный результат моделирования. Как показано в анализе потока, дисбаланс потока возникает с обеих сторон соединителя.
На рис. 7 показан результат анализа искривления, и искривление вызовет проблему для заголовка pin-кода при его вставке, которую необходимо улучшить перед изготовлением. Судя по поперечному сечению оригинальной конструкции, обе стороны имеют разную толщину, и более толстый конец следует слегка изменить. Хотя это показывает, что изменение толщины может улучшить дисбаланс потока и деформацию (также требуется структурный анализ), мы не можем определить, сколько модификаций необходимо для достижения оптимальной толщины, и анализ каждой конструкции с различной толщиной займет очень много времени (рис. 8).
С помощью инструмента оптимизации геометрии в Moldex3D SYNC мы можем быстро задать изменяемые параметры и задать все группы анализа и, таким образом, получить набор оптимальных результатов анализа (рис. 9), в котором деформация была улучшена, в то время как фронт расплава почти совпадает в конце.
Рис. 5 Корпус разъема и его поперечное сечение
Рис. 6 Результаты анализа CAE показывают дисбаланс потока с обеих сторон.
Рис. 7 Деформация искривления, вызванная дисбалансом потока
Рис. 8 Установка диапазона изменения геометрических параметров и одновременное создание всех групп анализа
Рис. 9 В одном из наборов анализа фронт расплава с обеих сторон почти совпадает в конце
Приведенный выше пример показывает, что статические проверки DFM не могут на 100% избежать проблем, вызванных динамическим производственным процессом, в чем может помочь анализ формования CAE; инструмент оптимизации геометрии синхронизации Moldex3D может еще больше упростить рабочий процесс анализа. Если мы рассматриваем результаты анализа как часть формуемости продукта, комбинация САПР и CAE может эффективно повысить эффективность проектирования продукта и сократить время выхода на рынок.