作者：機械零部件製造業使用者
前 言
大部分塑膠材料的射出成型前需要模具先預熱，大部分時間從10-180分鐘左右，一般情況下需要實際試模後，才能準確的知道需要基礎預熱的時間，DFM 報價階段很難預測，對後期射出成型的影響也比較大，需要先發佈再修訂，影響實際的生產過程，也造成了浪費，如何能夠準確的預測預熱時間是行業內的一個難點和痛點。
由於塑膠模具構成相對比較複雜，嵌件及模組比較多，一般零部件數量在400~1000+，使用傳統的熱分析軟體，前處理涉及的網格、接觸等的設置可能都得需要1天時間，大量零部件帶來的干涉、縫隙、冗餘的錯誤都需要一一排除，即使前處理正常完成，計算過程對求解器的要求也比較高，局部低品質的網格也會對結果輸出有重大的影響，所以此類分析使用傳統有限元軟體，成本高，計算過程失敗幾率高，時間長，所以在塑膠行業沒有得以像模流分析一樣嵌入企業的研發流程。
SimSolid 軟體的出現，為解決上述痛點，提供了一種可行的解決方案。SimSolid 採用無網格技術，支援自動接觸設置，支援導入1000+零件裝配體，可以快速完成模具的預熱分析，實現了在開模前評估預熱的時間，關鍵區域溫度場分佈，提前定義充足的製程條件。
以上面的模具為例，此模具在射出成型時需要90℃模溫，使用模溫機進行預熱和冷卻，冷卻水路如下所示：
初始預熱冷卻水路溫度為95℃，環境溫度為23℃，評估7200S後模具核心區域的溫度的分佈情況。（射出成型核心區域溫度達到90℃以上，整個計算過程簡化了進水口與出水口的溫度差異，預設為95℃恒溫。）
塑膠模具溫度場瞬態分析
模具初始模型輸入
導入整套塑膠模具模型，所有模型不經過任何精簡或者處理，直接由 NX 導入到 SimSolid；合計零部件數目430個，抑制2個多餘的小體積零件，自動識別出螺栓153個。
統一定義材料
統一設置材質，對於個別零件如果有特殊材質，可以單獨選中定義材料。
自動生成接觸條件
自動批量設置零部件的接觸類型，有特殊接觸需要的零件，可以手動變更接觸類型。
熱條件輸入
通過時間曲線的振幅係數，控制不同時間的水路溫度輸入；定義需要計算的預熱溫度場輸入，可以是功率也可以是溫度，或者是變化的溫度場輸入，比如開始時100℃，1小時後變更為90℃等，可以通過上述實際曲線進行控制；
定義上下與射出成型機，接觸面的熱交換係數，定義模具四周表面對流區域及換熱係數；如果有特殊區域，如有隔熱板區域，可以單獨定義。
求解計算
設置計算時間，完畢後，提交計算；
如果只是快速的預測溫度場，粗略計算的速度很快，大約只需要5分鐘即可完成分析；從模型導入到分析結束時間不超過30min。
結果讀取
7200s時，整體溫度最高94.4℃；也可以查閱核心部件溫度場變化。
重點評估注塑區域嵌件溫度是否＞90℃；可以查閱不同時間核心部件的溫度變化。
結 論
基於 SimSolid 塑膠模具的預熱溫度場分析，分析過程無需專業人員，也不需要進行精確的網格及接觸處理，分析時間可以控制在1小時內，能夠滿足企業的 DFM、報價、製程...等，預先設計階段的需求，能夠大幅度降低後期不可控風險及工藝變更次數，縮短研發週期，大幅降低產品的開發成本。
資料提供 : Altair
