3DEXPERIENCE SIMULIA 塑料注塑应用是一款尖端工具，可帮助工程师和设计师优化塑料注塑成型工艺。本文将以离合器盖设计为例，探讨其功能，展示这款创新应用如何简化设计、制造和性能流程。.
塑料注塑成型面临的挑战
塑料注塑成型是一个复杂的工艺流程，需要周密的计划和分析。设计人员经常面临以下挑战：
- 材料选择和性能：确保所选塑料材料满足机械和热学要求。
- 零件缺陷：避免常见的翘曲、缩痕和焊缝等问题。
- 周期时间优化：在成本效益和高质量生产之间取得平衡。
- 模具设计：设计能够支持高效、无缺陷制造的模具。
如果没有先进的仿真工具，这些挑战可能会导致代价高昂的返工和延误。.
导入 CAD 模型和角色访问权限
以下是使用 SIMULIA 塑料注射成型软件进行离合器盖项目制作的详细步骤：
步骤 1：导入 CAD 模型
- 导入模型：使用“+”按钮并选择“导入”，或者直接将离合器盖设计拖放到工作区中。.
图 1：导入 SOLIDWORKS STEP 文件 - 检查几何形状：使用几何形状验证工具确保模型无错误，并准备好进行仿真。.
步骤二：打开指南针
- 找到指南针：进入 3DEXPERIENCE 平台界面，点击屏幕左上角的指南针图标。.
图 3：找到指南针 - 搜索塑料注塑应用程序：使用搜索栏或在模拟角色中导航到该应用程序。.
图 4：搜索塑料注塑应用程序 - 启动应用程序：打开塑料注塑应用程序，界面将显示“助手驱动”功能，这是一种直观的引导方法，供塑料设计工程师对旨在通过注塑成型工艺制造的组件进行分析。
辅助驱动塑料注射仿真入门
3DEXPERIENCE 中的助手面板通过提供一套结构化的、基于选择的操作来简化仿真流程，从而有效地指导用户。它将工具和指导分为三个不同的部分：
A-工具栏：
工具栏提供对常用命令的快速访问，例如模型检查、仿真状态和其他基本功能，使用户能够简化其工作流程。.
B- 行动：
操作是用户为了有效地设置和运行模拟而需要定义和完成的分类任务（例如，工艺设置、成型条件）。.
C 语言命令：
命令提供对必要工具和操作指南的直接访问，方便用户执行特定操作。这些选项使用户能够执行相应的任务，同时提供详细的描述和可视化辅助，以简化流程并确保准确的模拟设置。.
这种结构化的布局确保用户能够轻松获取高效塑料注射模拟所需的一切。.
通过工具栏快速访问
塑料工程师角色中的工具栏可快速访问常用命令，简化重复性任务并提高效率。.
1-模拟：指定运行模拟的参数，然后运行模拟。
2-仿真状态：显示仿真的求解状态。
3-功能管理器：管理仿真功能。
4-可见性管理器：控制与仿真相关的表示、连接和功能的可见性。
5-诊断查看器：运行模拟后显示相关的状态、警告和错误消息。
6-更新：全部更新。
操作：
动作是指为了定义和运行模拟而执行的任务类别，例如边界条件和载荷。.
助手会按逻辑顺序呈现操作；但是，您并非必须按照列出的顺序执行操作。此外，某些操作有前提操作，而其他操作则完全是可选的。.
命令：
助手下半部分的“命令”部分提供了对与当前操作相关的命令和用户帮助的便捷访问。
当您点击助手上半部分的任何操作时，面板的“命令”“条件”操作时，下半部分会显示一组与注入相关的命令。
设置模拟：为组成几何体分配域
仿真中涉及的每个几何体都必须分配一个合适的域。域定义了仿真中涉及的注塑机部件类型。应分配以下域：
- 塑料：代表模腔
- 热跑者
- 冷跑者
- 零件插入件
- 冷却液
- 模具嵌件
步骤 3：为贡献部件分配域
- 在“助手”对话框中，单击“部件” 。
- 在“命令”框中，选择“贡献部件” 。（或者，您也可以从操作栏的“设置”选项卡中“贡献部件”
- 将出现“组成部件”对话框
- 将Plastic域分配给Spiegeln部件。
- 右键点击Spiegeln查看选项。
- 从下拉菜单中选择“塑料” （因为这部分代表要填充塑料的模腔）。
- 单击“确定”“组成部件”对话框中的分配
步骤 4：将材料涂覆到组件上
在此步骤中，您将为Spiegeln零件指定材料。具体来说，您将应用 ABS 材料，并确保所选材料在其仿真域内具有必要的注塑成型性能。
- 打开“助手”对话框并选择“材料” 。
- 在“命令”框中，单击“材质面板” 从操作栏的“设置访问“材质面板”
- 在搜索框中输入ABS以筛选材料列表。
- 展开塑料（ABS）文件夹。
- 选择通用材料/通用ABS | A.1 ，然后单击“仿真”选项卡查看材料的仿真属性。
- 返回核心材料盒。
- 将通用材料/通用ABS | A.1拖放Spiegeln上以指定材料。
- 要将此材料应用于镜面部件，请从弹出菜单中“应用于镜面
向导中“材料”部分旁边会出现一个绿色勾号，表示材料需求已得到满足。.
- 在弹出菜单中选择“关闭”
- 关闭材质面板对话框。
至此，该材料已成功应用于Spiegeln部分。您现在可以查看更新后的学习树。
步骤 5：定义流程设置
在此步骤中，您将定义双色注塑成型模拟的填充、压实和翘曲
注塑成型应用程序允许您调整注塑机的操作设置。虽然填充、保压和翘曲分析案例的默认设置适用于大多数模拟，但您也可以根据具体需求进行自定义。
工艺设置”对话框可控制塑料注射分析，使您能够微调这些参数。
定义流程设置的步骤：
- “助手”中，单击“进程设置” 。
- 在“命令”框中，选择“进程设置” 从操作栏的“设置访问“进程设置
- 这 工艺设置 此时将出现一个对话框。您可以在这里查看和修改默认设置。 共享 设置。.
- 对于本次模拟，我们将设置 熔点 到 600开尔文 以及 喷射温度 到 380开尔文.
图 13：过程设置对话框
- 对于本次模拟，我们将设置 熔点 到 600开尔文 以及 喷射温度 到 380开尔文.
- 展开“塑料流动模拟”列以查看更多设置。
- 调整 注射填充率填充率曲线定义了填充率随时间推移的变化情况，或者以填充腔体积的百分比来表示。.
- 点击“编辑配置文件”图标，打开“填充率配置文件”对话框。
- 在第二行“时间”输入1.4 ，在第三行2.4
- 单击“确定”“填充率配置文件”对话框中的更改
- 在“进程设置”单击“确定”以应用您的设置。
定义好这些设置后，您的模拟就可以准确地表示注塑成型过程，包括填充、保压和冷却阶段。.
步骤 6：确定注射位置
确定注塑位置是决定注塑成型过程中塑料材料进入型腔位置的关键步骤。每个零件都必须至少有一个注塑位置，以确保材料顺利流入。.
注射部位类型
- 基于表面的注塑位置
在基于表面的注塑中，塑料材料通过整个选定的表面进入零件。
- 带有浇注系统：如果您的模型包含浇注系统，则通常会选择浇注口的顶部作为注塑位置。
- 基于点的注射位置
在基于点的注射中，塑料材料通过您定义的特定点进入。
- 没有表面表示：如果模型缺少注射位置的指定表面，您可以选择表面上的任何一点来表示圆形注射区域的中心。
- 直径建议：为了获得最佳的材料流动效果，注射位置的直径通常为零件厚度的 60-80%。
注意：在模拟中省略流道系统会忽略其对塑料温度和流动的影响，这可能会影响精度。
自动创建注射位置
如果您使用“功能性塑料零件”应用程序创建了零件几何形状并定义了注塑位置，这些设置将自动传输到仿真中。虽然您可以在仿真中删除或添加新的注塑位置，但这些更改不会同步回“功能性塑料零件”应用程序。
仿真工作流程：
- 点击注射位置图标
- 打开“注入位置”对话框。.
- 选择注射部位
- 选择“面部支撑” ，然后选择部件上的面部。
-
- 屏幕上会出现一个锥形符号，指示注射位置。.
通过精心选择注射位置，您可以确保高效、准确地模拟真实世界的物料流动。.
步骤 7：对零件进行网格划分
网格划分是塑料注塑成型模拟中的一个基本步骤。默认的塑料零件网格通常足以满足大多数模拟需求，但您可以细化网格，以在关键区域（例如注塑位置或边界）获得更高的精度。.
网格调整
- 网格尺寸：
调整零件中网格单元的平均尺寸。较小的网格单元非常适合具有复杂特征的区域，例如浇口或狭窄通道，以提高仿真精度。 - 边界层
由靠近型腔壁的薄网格单元和靠近中心的较大网格单元组成。这种结构提高了零件厚度方向上温度和凝固变化的解析精度。
- 对于均匀零件，默认设置会在零件厚度方向上生成五个元素，从而平衡计算成本和精度。.
- 为了获得更高的精度，请指定两个或多个边界层。.
- 第一层厚度：
第一层边界层的厚度通常为平均壁厚的八分之一。两层边界层构成的边界网格厚度为壁厚的四分之一，从而确保精确的热力学和流动行为建模。 - 几何简化：
您可以通过定义要保留的拓扑边的最小尺寸来简化网格。可以移除较小的特征（例如徽标），以简化网格并降低计算复杂度。根据需要调整这些特征的最大高度和尺寸。
模拟工作流程
打开塑料网状部件管理器
-
- 导航至操作栏的“设置“网格部件管理器” 。
- 管理器显示了塑料部件、冷却部件和模具的平均网格尺寸。.
- 修改塑料零件网格
- 双击塑料零件所在的行，打开“塑料网格设置”对话框。
-
- 调整网格大小以获得整体尺寸，并针对较小或关键区域进行细化。
- 为了提高精度，请指定边界层的数量及其第一层厚度
- 简化几何图形
- 使用“简化几何体”字段定义要保留的边的最小尺寸。
- 要排除徽标等小元素，请选择“移除徽标” ，并根据需要自定义参数。
- 生成并细化网格
- 点击“网格”生成计算网格。
- 检查结果，并根据需要细化网格，以获得最佳精度。.
- 最终确定网格
- 检查并进行调整后，单击“确定”完成网格生成。
通过细化关键区域的网格并简化不必要的特征，可以确保计算效率和模拟精度之间的平衡，为获得可靠的结果奠定基础。.
步骤 8：运行模拟
执行模具、填充、保压和翘曲模拟是塑料注塑成型设计分析的最后一步。这些模拟可以深入了解材料流动、保压行为以及零件潜在的翘曲情况。.
仿真设置
- 配置仿真环境
默认情况下，仿真程序使用嵌入式许可证在您的本地计算机上运行。如有需要，您可以配置设置以在远程计算机上运行。 - 启动模拟
- 导航至助手的“模拟”“模拟” 。
- 从位置选项中，选择本地互动。
- 点击“全选”将所有可用的分析案例纳入模拟中。
- 接受默认设置，然后单击确定。
- CPU 配置
您可以为每个 CPU 分配最多 8 个核心用于模拟，以优化性能并减少运行时间。
模拟状态窗口
“模拟状态”窗口会自动打开，您可以执行以下操作：
- 实时监控仿真进度。.
- 如果出现错误，请进行诊断和处理。.
- 访问“图表”选项卡以查看关键结果图表，例如流量和最大注入压力。
期间
根据零件的复杂程度和可用的计算资源，模拟通常需要大约 30 分钟才能完成。.
仿真后分析与优化
仿真完成后，您可以详细分析结果，从而深入了解注塑成型零件的性能。.
步骤 9：查看模拟结果
分析仿真结果是验证和优化注塑成型设计的重要步骤。通过检查输出结果，您可以识别并解决潜在问题，从而确保可制造性和零件质量。.
填充模拟分析
填充模拟提供了塑料材料如何流入模腔的详细视图：
- 流动模式：评估材料如何填充零件，以确保均匀性并避免短射。.
- 气穴：识别注塑过程中空气滞留的区域。这些区域用红色圆圈标记，帮助您精确定位可能影响零件完整性的潜在缺陷。解决这些区域通常需要重新设计排气口位置或调整工艺参数。.
焊缝线分析
在填充过程中，当不同的流动前沿相遇时，就会形成熔接线。这些熔接线可以在仿真结果中可视化：
- 位置和严重程度：观察焊缝位置及其对结构完整性和美观性的影响。.
- 最小-最大属性：分析这些位置的材料强度，以确定它们是否满足设计要求。.
高级结果图
您可以生成其他图表，以便更深入地了解模拟结果：
- 夹紧力（XY 图）：分析注塑过程中保持模具闭合所需的力的分布和大小。.
- 最大注射压力：评估填充零件所需的压力，确保其在机器能力范围内。.
部门分析
分区功能可以将零件划分为多个区域进行局部分析，帮助您了解零件特定区域的流动行为、温度分布和其他参数。.
步骤 10：生成报告
结果审核完毕后，下一步是记录并分享您的发现：
- 导出结果
生成综合报告，总结仿真结果，包括关键可视化图表、图形和已识别的问题。报告可进行自定义，以突出显示关键指标，例如注射压力、夹紧力、焊缝和气穴位置。 - 分享洞见：
利用平台协作工具，将结果分发给团队成员、利益相关者或客户。清晰的文档确保所有参与者对模拟结果有共同的理解，从而促进明智的决策。
通过彻底审查结果并生成详细报告，您可以为知情的设计迭代、改进的可制造性和增强的产品性能奠定基础。.
结论
3DEXPERIENCE SIMULIA 注塑成型应用软件使设计人员能够自信地应对注塑成型中的复杂挑战。其强大的仿真功能应用于离合器盖等零部件时，可确保卓越的质量、效率和创新性。通过集成设计、仿真和协作，它正在革新各行业的制造方式。.
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ChampionXperience的销售拓展代表
Hanen Bdioui 是 ChampionXperience的主编，负责 CAD、VR 和新兴工程技术领域的内容。她同时也是达索系统的内容创作者和 SOLIDWORKS 应用工程师，并为 Engineering.com 和 EngineeRules 撰写技术文章，内容涵盖 CAD、PLM 和仿真等领域。此外，Hanen 还为 3DEXCITE、 3DEXPERIENCE 平台和 Onshape创作专业内容，帮助工程师和企业采用现代化的数字化工作流程。.
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