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2.4 基于MPA的产品分析

Moldflow Prt Adviser(简称MPA)是Moldflow软件中的一个基于产品造型与结构设计的辅助分析模块。MPA能带给非专业性用户(如产品设计人员)以丰富的塑料特性及射出成型过程等知识。

2.4.1 MPA功能介绍

MPA分为Part Adviser和Mold Adviser两个部分。Part Adviser用于辅助ID工程师做外观设计,主要针对模穴内部的塑料流动行为做分析,而Mold Adviser用于辅助机构工程师做结构设计,除了具有Part Adviser的既有功能之外,还可自动产生流道或编辑流道及模拟多模穴流动分析。对MPA的功能介绍如下。

1.产品设计评估

首先,设计人员可以快速评估每个薄壳射出塑件的制造可行性,使产品设计概念在最初阶段加以改善,从而将产品设计和模具修改所花费的时间与金钱降至最少,并缩短产品的上市时间。

2.仿真制造过程

MPA对设计人员的主要制造顾虑提供实用的建议,并能迅速修改影响产品制造品质的设定与性质,例如薄板厚度、浇口位置、补强肋的位置及原料的选择。

3.先进的科技

MPA是以非牛顿、非等温的理论解析,以及实际注模行为的仿真为基础的,所以结果非常可靠、可信。另外,Moldflow丰富的原料数据库包括全球七千多种原料之各项详细精确的材质特性数据,并可随时更新,以供设计人员充分利用。

4.软件特性

MPA的软件特性表现如下:

气孔(AirTraps):气孔是由不完全充填和保压造成的,其表面会有类似烧焦的污点,设计师可以利用MPA显示的结果来预防气孔的发生,或设定气孔的位置。

熔接线和熔合线(WeldlinesandMeldlines):在塑料产品上,熔接线和熔合线会导致结构问题和外观缺陷,假如可以预知它们会在哪里发生,设计者可以做一些改善,然后重新评估或移动这些线。

充填模式(FillPattern):FillPattern告诉设计者产品如何充填,并帮助他们了解熔接线和气孔的形成及潜在的其他问题,例如过度保压、迟滞现象。

广泛的塑料成型仿真(ProcessWideplasticsSimulation):PlasticsAdviserseries是Moldflow 广泛的塑料成型仿真策略中的重要一环,它带来各方面的知识,如产品和模具设计应用于制造上的限制,连接塑料仿真和实际机器控制,确认和控制工厂的生产参数。

2.4.2 MPA模型要求

由于数值方法的限制,分析模型最好是薄壳或者由实体的表面组成,这样MPA才能做最准确的计算。一般的规则是,在模型中应尽量避免出现实心的圆锥形或圆柱形结构,但若在模型中所占的比例不大,则无须修改。

通常,薄壳件的定义是厚度小于模型长度和宽度的平均值的1/4。如图2-17所示,薄壁件的长度和宽度分别是25mm和15mm,其平均值为20mm。由于厚度为3mm,小于20mm的1/4,所以该模型是符合分析要求的。

图2-17 符合要求的模型

如图2-18所示,左图模型是可行的,而右图是不可行的。

图2-18 符合与不符合MPA分析要求的模型

注意 用户在利用MPA进行分析前,应该检查模型是否符合MPA的分析要求。

2.4.3 MPA分析流程

MPA的分析流程示意图如图2-19所示。

图2-19 MPA分析流程

2.4.4 产品结构对MPA分析的影响

在设计塑料产品时需要考虑的因素众多,包括功能与尺寸的需求、组合之公差、艺术感与美观、制造成本、环境的冲击,以及成品运送等。在此,考虑产品肉厚对于成型周期时间、收缩与翘曲、表面品质等因素的影响,讨论热塑性塑料注射成型的加工性。

1.塑料产品的“肉厚”

塑件注射成型后,必须冷却到足够低的温度,在顶出时才不会造成变形。对于“肉厚”较厚的塑件,需要较长的冷却时间和较长的保压时间。理论上,冷却时间与“肉厚”尺寸的平方成正比,或者与圆形对象直径的 1.6 次方成正比。所以“肉厚”较厚的塑件会延长成型周期时间,降低单位时间所射出塑件的数量,增加每个塑件的制造成本。

另外,塑料注射成型后会发生收缩,然而,剖面或整个组件的过量收缩或不均匀收缩会造成翘曲,以致于成型品无法按照设计形状呈现,如图2-20所示。

图2-20 塑料产品的“肉厚”

塑件“肉厚”的设计原则是:使用筋可以提高塑件的刚性和强度,并且避免厚肉区的结构。对于塑件尺寸的设计,应将塑料的材料性质、负荷类型和使用条件之间的关系列入考虑范围,并考虑组件的组合需求。图2-21所示为塑料件的结构设计范例。

图2-21 常见塑件结构设计

2.加强筋设计

加强筋的厚度、高度和拔模斜度是相互关联的。较粗厚的筋会在塑件的另一面造成凹痕;较薄的筋以及较大的拔模斜度会造成筋的尖端充填困难。筋的各边应有1°的拔模角,最小不得低于0.5°,而且应该将筋两侧的模面精密抛光。拔模斜度使得从筋顶部到根部增加肉厚,每增加1°的拔模角度,将会使10mm高的筋根部增加0.175mm的肉厚。因此,建议筋根部的最大厚度为塑件厚度的0.8倍,通常取0.5~0.8倍,如图2-22所示。

图2-22 加强筋的设计规范

2.4.5 MPA操作界面

MPA可以作为UG的一个外挂模块,用来对塑料产品进行分析与评估。在UG中先打开要分析的产品,然后在【标准】工具条中选择【开始】|【所有应用模块】|【Moldfolw Part Adviser】命令,程序将弹出用于选择 MPA 分析模型的对话框。在图形区中选择要分析的产品,UG程序会启动MPA,MPA则自动将实体模型转换成用于分析的STL模型,并显示在MPA操作界面中,如图2-23所示。

提示 MPA所支持的文件格式有*.STL、*.igs、*.ctm、*.stp、*.x_t、*.x_b、*.prt。在此建议采用STL格式来缩短分析时间。

图2-23 MPA操作界面

MPA的操作界面主要由菜单栏、上工具栏、左工具栏、图形分析区域及下方的工作标签区域5部分构成。 LfJxr0WmmX1Y2W+5DtXhZLvF+fwJrgnCYQL5HsJ+uAL5f1nKrG7Wu7MAEBE2XmE6

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