一、 引言
模具行業(yè)是一個(gè)高新技術(shù)密集型，而且又重視經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)業(yè)。特別是隨著近代工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料制品用途日益廣泛，注塑模具工藝空前發(fā)展，依靠人工經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)模具已經(jīng)不能滿足需要，企業(yè)越來越多地利用注塑模流分析技術(shù)來輔助塑料模具的設(shè)計(jì)。利用此類CAE軟件，設(shè)計(jì)人員可以仿真出塑料成型過程中的充填、保壓、冷卻及脫模后的翹曲變形等過程，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)塑料熔膠在模腔內(nèi)的流動(dòng)狀況，溫度、壓力、剪切應(yīng)力、體積收縮等變量在整個(gè)充填工程中某瞬間的分布情況。利用注塑模流分析技術(shù)，能預(yù)先分析模具設(shè)計(jì)的合理性，減少試模次數(shù)，加快產(chǎn)品研發(fā)，提高企業(yè)效率。
二、 傳統(tǒng)模流分析技術(shù)
一般傳統(tǒng)2.5D模流分析技術(shù)為“Mid-Plane Mesh”，其原理為將3D幾何模型簡化成2.5D中間面幾何模型，如圖1所示，利用所建立的中間面進(jìn)行模流分析，即以平面流動(dòng)來仿真三維實(shí)體流動(dòng)。此分析技術(shù)發(fā)展至今已相當(dāng)成熟穩(wěn)定，其優(yōu)點(diǎn)為分析速度快有效率，且對(duì)于大部份塑料件流動(dòng)分析皆可得出準(zhǔn)確的結(jié)果，特別是塑料薄件(市面上約九成塑料件皆為薄件)。因此廣為人們所使用，目前為整個(gè)模流分析市場的主流。
雖然此分析方法相當(dāng)受到肯定，但由于分析理論限制，仍存在許多缺點(diǎn)，影響分析精確度與效能：幾何模型中間面不容易被定義，造成建模困難；約80%工作時(shí)間花費(fèi)在建立2.5D幾何模型；無法完全仿真三維實(shí)體流動(dòng)效應(yīng)，如黏滯拖曳效應(yīng)(Viscous drag)、慣性效應(yīng)(inertial effect)、非恒溫流體(Non-isothermal flow)、非牛頓流體(Non-Newtonian flow)、側(cè)壁效應(yīng)(Side wall effect)和噴泉效應(yīng)(Fountain effect)等，尤其是塑料厚件三維流動(dòng)效應(yīng)特別明顯，所以傳統(tǒng)分析技術(shù)無法得到精準(zhǔn)的結(jié)果。
因此，為了能完全模擬真實(shí)流動(dòng)情況，發(fā)展三維模流分析技術(shù)是必要的，它也將成為未來模流分析新的發(fā)展趨勢(shì)。
“Skin-Surface Mesh”為近年來發(fā)展的另一模流分析技術(shù)，其分析方式采用表面網(wǎng)格(surface mesh)為分析模型，并利用“連結(jié)器(Connector)”將上下兩側(cè)元素相連結(jié)，同時(shí)于兩側(cè)進(jìn)行流動(dòng)分析。
此方法似乎可模擬三維流動(dòng)分析，但事實(shí)上不盡然，它所采用的分析模型并非真正三維實(shí)體模型，并且先天分析理論存在許多的缺點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的分析結(jié)果，如：
1．縫合線(Welding line)預(yù)測(cè)錯(cuò)誤，
2．可能因流動(dòng)長度推估錯(cuò)誤，導(dǎo)致不準(zhǔn)確的分析結(jié)果，如錯(cuò)誤的壓力分布、鎖模力等。
3．由于理論限制，無法完全模擬真實(shí)三維流動(dòng)情形。
因此對(duì)于Skin-Surface分析技術(shù)，其分析結(jié)果并不可靠，只能說是過渡時(shí)期的產(chǎn)品，并非真正的三維模流分析技術(shù)。
三、 三維模流分析技術(shù)
三維模流分析技術(shù)必需擁有正確的真三維流動(dòng)分析理論，能有效模擬各種三維流動(dòng)效應(yīng)，并且為了完整呈現(xiàn)真實(shí)塑料件外觀，分析模型需以真實(shí)對(duì)象為基準(zhǔn)，將所有特征形狀列入考慮，建立三維分析模型。但是發(fā)展一套既穩(wěn)定精確又快速的三維模流分析技術(shù)仍有許多瓶頸需待解決。首先，欲完整正確地將三維流動(dòng)效應(yīng)列入分析理論考慮并不容易，需經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)與反復(fù)的驗(yàn)證，倘若有微小差錯(cuò)即會(huì)造成數(shù)值分析 |
