基于数值模拟的虚拟注射成型系统

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摘要：在注射成型发展中，CAD与CAE技术现在已很受欢迎。结合虚拟现实的整合技术的确对这些领域构成新的刺激作用。本文针对建立一个桌面型、低成本和独立的虚拟注射成型系统，提出了一种研究性尝试。这是基于以下技术实现的，如虚拟现实技术、有限元分析、运动仿真和科学可视化。模具的设计与运动可在计算机上实现模拟。因此，在模具结构和组装方面，该系统提供给工程师多方面的选择。通过分析数值CAE结果，可能的故障在成型过程可以显现出来。与此整合，在模拟真实注塑成型的过程与评估从产品设计到制造的各种影响中，整体系统将是一个新的有力的工具。因此，有能力改善流动性和产品质量。
关键词：注射成型；虚拟样机；数值模拟；运动仿真。
1　引言
 注射成型是生产三维塑胶制品之中最重要的商业过程。它可以分为四个基本阶段：塑化、灌装、包装、冷却以及弹射[1]。在塑化阶段，通过联合行动的旋转螺杆所提供的摩擦和外部加热元件所提供的热，塑化原料由固体形式转化为成型机枪管中的熔融材料。螺杆旋转撤回，以容纳在螺丝钉前面积聚的熔融物质。一旦足够数额的材料可用，螺杆向前迈进，使熔融材料填补模腔。多余的材料进入型腔，以补偿发生在冷却阶段的收缩。一旦凝固，成型的制品掉落，如此在循环中不断反复。
 一般而言，塑胶注塑成型的设计包括塑胶产品设计、注塑模具设计、以及成型工艺的设计。所有这些都有利于成型产品的质量以及生产效率。这是一个复杂的过程，涉及许多必须考虑的以并行方式运行的设计参数。传统的试错的方法代价昂贵，浪费时间。
在注塑成型中，为了提高模具设计和控制过程，越来越依赖CAD与CAE技术。有各种商品化CAD软件包专为注塑模具的设计而设计，如UG、Pro/E和CATIA。这些CAD系统使设计者能够快速的建立塑胶产品和相关模具的几何模型。在另一方面，注塑模系统如MPI、Moldex和HSCAE，提供工程师有关模具的设计、成本、制造过程、产品的质量等等的分析结果。因此，CAD和CAE软件包现在已成为模具设计者和工艺工程师

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