技术干货丨基于 SimSolid 的塑胶模具温度场瞬态分析

*本文内容来自机械零部件制造业用户投稿

大部分塑胶材料的注塑前需要模具先预热，大部分时间从 10-180 分钟左右，一般情况下需要实际试模后，才能准确的知道需要基础预热的时间，DFM\报价阶段很难预测，对后期注塑工艺的的影响也比较大，需要先发布再修订，影响实际的生产过程，也造成了浪费，如何能够准确的预测预热时间是行业内的一个难点和痛点。

由于塑胶模具构成相对比较复杂，嵌件及模块比较多，一般零部件数量在 400~1000+，使用传统的热分析软件，前处理涉及的网格、接触等的设置可能都得需要 1 天时间，大量零部件带来的干涉、缝隙、冗余都错误都需要一一排除，即使前处理正常完成，计算过程对求解器的要求也比较高，局部低质量的网格也会对结果输出有重大的影响，所以此类分析使用传统有限元软件，成本高，计算过程失败几率高，时间长，所以在塑胶行业没有得以像模流分析一样嵌入企业的研发流程。

SimSolid 软件的出现，为解决上述痛点，提供了一种可行的解决方案。SimSolid 采用无网格技术，支持自动接触设置，支持导入 1000+零件装配体，可以快速完成模具的预热分析，实现了在实际开模前评估预热时间，关键区域温度场分布，提前定义充足的工艺条件；

以上面的模具为例，此模具注塑时需要 90℃模温，使用模温机进行预热和冷却；

冷却水路如下所示：

初始预热冷却水路温度为 95℃，环境温度为 23℃，评估 7200S 后模具核心区域的温度的分布情况。（注塑核心区域温度达到 90℃以上，整个计算过程简化了进水口与出水口的温度差异，默认为 95℃恒温。）

塑胶模具温度场瞬态分析

1.模具初始模型输入

导入整套塑胶模具模型，所有模型不经过任何精简或者处理，直接由 NX 导入到 SimSolid；

合计零部件数目 430 个，抑制 2 个多余的小体积零件，自动识别出螺栓 153 个。

2.统一定义材料

统一设置材质，对于个别零件如果有特殊材质，可以单独选中定义材料。

3.自动生成接触条件

自动批量设置零部件的接触类型，有特殊接触需要的零件，可以手动变更接触类型。

4.热条件输入

通过时间曲线的振幅因子，控制不同时间的水路温度输入；

定义需要计算的预热温度场输入，可以是功率也可以是温度，或者是变化的温度场输入，比如开始时 100℃，1 小时后变更为 90℃等，可以通过上述实际曲线进行控制；

定义上下与注塑机接触面的热交换系数，定义模具四周表面对流区域及换热系数；如果有特殊区域，如有隔热板区域，可以单独定义。

5.求解计算

设置计算时间，完毕后，提交计算；

如果只是快速的预测温度场，粗略计算的速度很快，大约只需要 5 分钟即可完成分析；从模型导入到分析结束时间不超过 30min。

6.结果读取

7200s 时，整体温度最高 94.4℃；也可以查阅核心部件温度场变化。

重点评估注塑区域镶块温度是否＞90℃；

可以查阅不同时间核心部件的温度变化。

小结

基于 SimSolid 塑胶模具的预热温度场分析，分析过程无需专业人员，也不需要进行精确的网格及接触处理，分析时间可以控制在 1 小时内，能够满足企业的 DFM、报价、工艺预设计阶段的需求，能够大幅度降低后期不可控风险及工艺变更次数，缩短研发周期，大幅降低产品的开发成本。

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