[发明专利]用于模拟模具腔的填充工艺的计算机实施方法

说明书

公开了一种计算机实施方法、一种被配置成执行该计算机实施方法的计算机系统(132)、一种包括指令的计算机程序以及一种用在该方法中使用的数据库(128)，当由计算机或计算机系统(132)执行该程序时，所述指令使所述计算机或计算机系统(132)执行该方法。一种用于模拟使用塑料材料的注射成型工艺中的模具腔(112)的填充工艺的计算机实施方法，该方法包括：i)将所述模具腔(112)的至少一部分离散化成多个单元(116)；ii)定义腔注射点(114)；iii)确定每个单元(116)的垂直于最接近的腔表面(125)的表面法线方向(124)；iv)确定每个单元(116)的单元坐标系，该单元坐标系由以下项定义‑第一主方向(118)，该第一主方向平行于流动方向(120)，‑第三主方向(122)，该第三主方向平行于该法线方向(124)，以及‑第二主方向(126)，该第二主方向垂直于该第一主方向(118)和该第三主方向(122)；以及v)确定每个单元(116)的模具流的流动方向(120)。

技术领域

本发明涉及用于模拟注射成型工艺中的模具腔的填充工艺的计算机实施方法、用于验证对象的设计的方法、计算机系统、计算机程序以及用于在计算机实施方法中使用的数据库。一般来说，这种方法、系统和设备可以用于技术设计或配置的目的，例如，在注射成型工艺的开发阶段。然而，其他应用也是可能的。

背景技术

注射成型工艺是在近期的小型和大型制造业中常见的制造工艺。在典型的注射成型工艺中，塑料材料(诸如热塑性材料、热固性材料或弹性体材料)通常在加热工艺中被熔化，然后(例如在施加的压力下)被注射到空模子中。塑料材料随后通常在冷却或固化工艺中硬化，以保持由模子给定的形状，从而成为制成品。这允许大量复制由模子形成的产品。由于设计和配置模子的成本很高，如果在注射成型期间出现任何问题，则不易修改模子。因此，为了最小化生产成本和浪费，通常在使用常见的模拟方法之前对模子或模具腔的填充工艺进行模拟。

已知用于模拟注射成型工艺中的模具腔的填充工艺的多种方法。然而，这种方法的执行通常非常耗时且复杂。具体地，这种方法通常需要执行复杂的计算，例如数值求解复杂的微分方程组。因此，这种方法通常需要大的存储和计算能力。

为了减少生成一组注射模具模拟结果所需的时间和资源，作为示例，EP2612266B1描述了用于交互地模拟注射模具模型的方法、系统和装置，包括编码在计算机储存介质上的计算机程序。识别代表注射模具腔的三维CAD模型。该模具腔包括至少一个浇口位置。确定潜在的填充模式，以将材料注射到注射模具腔中。所确定的填充模式至少部分地基于建模的模具腔的几何形状和尺寸以及该至少一个浇口的位置。至少部分地基于所确定的填充模式来生成CAD模型的条状模型。该条状模型被用来执行模拟将材料注射到注射模具腔内的条状分析。

另外，作为示例，EP1376415A2描述了一种用于对将流体注射到限定三维腔的模具中建模的方法。该方法包括：提供限定该腔的三维计算机模型；离散化基于该模型的解域；指定边界条件；以及对解域的至少一部分使用质量守恒、动量守恒和能量守恒方程来求解过程变量。离散化解的步骤可以包括通过将模型细分为由多个节点定义的多个连接的元素生成基于模型的有限元网格；以及各向异性地细化网格，使得在材料特性变化较大的第一方向上比在材料特性变化较小的第二方向上存在更多节点，所述细化包括计算从节点到边界的距离的子步骤中的至少一个；以及使用节点层编号系统。

另外，US9919465B1描述了一种成型系统，包括：具有模具腔的模具；配置为用复合成型树脂填充模具腔的成型机，该复合成型树脂包括具有多个纤维的聚合材料；与成型机连接的计算装置；以及与该计算装置连接的控制器。该计算装置包括处理器，该处理器被配置为基于成型机的成型条件在模具腔中生成纤维的先前定向分布，基于纤维的先前定向分布生成纤维的旋转扩散分布，并且基于纤维的旋转扩散分布生成更新的纤维定向分布。该控制器被配置为控制成型机以将复合成型树脂注射到模具腔的至少一部分中的成型条件执行实际成型。