模具是工業(yè)生產(chǎn)的基本設(shè)備，但合格率的高低決定于設(shè)計(jì)的好壞，面對(duì)模具設(shè)計(jì)的分析需求，在70年代晚期科學(xué)家開始深入研究高分子于模具內(nèi)的流變問題，以提升模具的生產(chǎn)合格率。
在目前工業(yè)界常運(yùn)用到的工程塑料主要分成兩大類，第一類為熱塑性塑料，譬如ABS、PC、PET、PPS等等常見的塑料，而熱塑性的特性就是可以再回收利用并且二次制造，第二類為熱固性塑料，譬如EMC、LSR等等，常運(yùn)用在IC封裝或者插頭等等的外包裝材料，其特性就是不可以二次回收再加熱制造，因此在模具上的選擇要根據(jù)塑料的分類而有所不同，除了熱固和熱塑的分別外，也會(huì)根據(jù)塑料的黏度系數(shù)(圖1)與比容系數(shù)特性(圖2)，來做射出成型時(shí)的模具選用指標(biāo)。
分析所需要的參數(shù)
要模擬分析射出成型制程的好壞，首先要確定輸入的影響參數(shù)正確與否;
圖3模流分析的參數(shù)準(zhǔn)備
以溫度參數(shù)來說在分析前必須先取得在制程上射出成型機(jī)的射嘴溫度(以現(xiàn)有射出成型機(jī)為主)，在射出成型時(shí)，螺桿通常會(huì)設(shè)定多段的溫度，通常取最前端射嘴(Nozzle)的溫度為料溫溫度，如果模具有熱澆道的設(shè)計(jì)，也是必須在模流分析中加入熱澆道的溫度信息(圖4)。
再者除了以上的溫度信息外，模具溫度也會(huì)是影響分析結(jié)果的重要因素之一，大部分射出廠會(huì)配備模溫機(jī)，因此必須知道水路的溫度是多少，冷卻液的種類通常會(huì)分為水以及油，一般如果模具需要較高的模溫則會(huì)使用油當(dāng)作冷卻液，因?yàn)樗^100℃就會(huì)開始蒸發(fā)(圖5)，所以水在高模溫需求下不是個(gè)好選擇，而現(xiàn)在模溫技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)步到有急冷急熱的技術(shù)出現(xiàn)，而這在Plastics軟件中也可以加入考慮(圖6)。
壓力參數(shù)在Plastics模流分析軟件中，以多段的螺桿百分比設(shè)定控制射出的速度(圖7)，并且可以設(shè)定最大的射出壓力，而在結(jié)果中會(huì)以彩圖的方式顯示出充填結(jié)束后的最大壓力值，在保壓的壓力值設(shè)定就可以參照充填結(jié)束后的最大壓力值進(jìn)行80%的壓力進(jìn)行保壓，亦可直接設(shè)定壓力值MPa進(jìn)行保壓設(shè)定(圖8)。
時(shí)間方面的控制差異受到材料的種類不同而制程的長(zhǎng)短而有所變化，譬如同樣為ABS的材料家族，會(huì)因?yàn)橥夜舅霎a(chǎn)的材料但是不同型號(hào)，其機(jī)械性質(zhì)、黏度比容甚至是結(jié)晶與非結(jié)晶材料等會(huì)有所不同，再來流道的長(zhǎng)短或者是模型復(fù)雜度也是影響射出成型整個(gè)成型時(shí)間的主因。
材料的選擇即使是同一個(gè)系列的ABS，以奇美的ABS從PA707到PA765都會(huì)在相同機(jī)構(gòu)件上造成不同結(jié)果，許多產(chǎn)品會(huì)因?yàn)橐黾訌?qiáng)度而添加了纖維或者是粉末等，雖然有效增加強(qiáng)度但會(huì)發(fā)現(xiàn)沒加纖維時(shí)不會(huì)短射，但添加卻有短射問題，所以是需要更多的溫度使這些添加物能夠在模穴中由塑料進(jìn)行流動(dòng)。
在設(shè)備上的選擇，市面上射出機(jī)種類繁多，分為螺桿式和柱塞式、臥式以及立式等等，在SOLIDWORKS
Plastics中，將射出成型機(jī)簡(jiǎn)化成只需要三個(gè)重要參數(shù)，即可滿足市面上大部分的射出成型機(jī)的設(shè)定需求，其三個(gè)主要參數(shù)為1.最大射壓限制2.螺桿直徑3.參考射出率，這有助于方便操作者簡(jiǎn)易輸入射出成型機(jī)參數(shù)，并且適用于目前市售射出成型機(jī)，而在臥式(圖10)以及立式(圖11)的射出成型機(jī)，只需在軟件中設(shè)定重力方向即可表達(dá)臥式與立式的區(qū)別。
SOLIDWORKS Plastics常用功能介紹
實(shí)體網(wǎng)格類型
SOLIDWORKS
Plastics實(shí)體網(wǎng)格模塊中分為四面體(圖11)與六面體(圖12)，在2014版本中六面體僅提供體素以及回歸兩種網(wǎng)格，在SOLIDWORKS
Plastics2015中正式加入非正交體素網(wǎng)格，此種網(wǎng)格主要是由模型內(nèi)部開始長(zhǎng)網(wǎng)格，再往外貼合于模型曲面，此種網(wǎng)格排除Plastics六面體體素網(wǎng)格的缺點(diǎn)，使模型外觀不失真，并且達(dá)到有效的準(zhǔn)確分析結(jié)果，因此此種網(wǎng)格適合運(yùn)用在敏感度高的光學(xué)組件產(chǎn)品上，而四面體的混種網(wǎng)格就很適合一般大眾化的產(chǎn)品，面對(duì)不同的組件特征會(huì)有不同的優(yōu)化網(wǎng)格選擇。
在SOLIDWORKS
Plastics2015版本中加入了水路與流道的進(jìn)階編輯選項(xiàng)，使同軸網(wǎng)格也可以是用戶可控制的項(xiàng)目，降低模型失真率，提升分析的準(zhǔn)確度(圖13)。
圖13水路/流道同軸網(wǎng)格進(jìn)階設(shè)定式意圖
對(duì)稱分析
在未來SOLIDWORKS
Plastics2015中針對(duì)多模穴的分析指令周期，增加了多模穴對(duì)稱性分析，在網(wǎng)格部分先估算好模穴數(shù)量(圖15)，產(chǎn)生網(wǎng)格后自動(dòng)建立對(duì)稱面。
模穴的設(shè)計(jì)上為求分析快速與準(zhǔn)確，常會(huì)將結(jié)構(gòu)對(duì)剖處理，而在2015版本的Plastics中，在網(wǎng)格階段有做對(duì)稱分析，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定時(shí)，自動(dòng)將對(duì)稱面設(shè)定完成(圖16)，來減少網(wǎng)格總量加快求解，或是用其生成對(duì)稱網(wǎng)格特征以確定其不受各穴網(wǎng)格生成差異影響。
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