CN115358129A - 低翘曲模具的结构设计方法、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种低翘曲模具的结构设计方法、系统、电子设备及存储介质，该方法包括：获取模具制作的各项参数信息并建立有限元法模型；基于所述有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具后的数据变化信息；其中，所述数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；基于所述翘曲变化量以及所述温度部分信息得到各个模具划分区域的温差界线。建立有限元法模型以将组成模具的各个部分建立成有限元网格，以便直观的获取模具的各部分信息。通过能量的变化以在模具上得到清楚的温差界线，根据所得到的温差界线，重新设定组成模具的各个部分的尺寸等信息，以使得新制作的模具具有较佳的抗翘曲功能。
Description
技术领域
本申请涉及模具领域，尤其是涉及一种低翘曲模具的结构设计方法、系统、电子设备及存储介质。
背景技术
现有的大多数零配件在生产时，均使用模具进行注塑成形。模具一般使用钢材制作，厚钢材传导热的能力较差，将高温熔融的材料通入模具内之后，热量从从一侧传递至另一侧需要一定的时间，基于受热膨胀的的原因，模具内外侧受热不均匀，靠近熔融材料的一侧膨胀，另一侧出现翘曲的情况，导致成品质量差。
现有的为提升模具注塑成形的质量，采用内侧使用模具板+外侧使用支撑板（实际是超导材料），两者固定连接，以减少模具板的厚度，进而减少出现翘曲的情况。同时在设计模具时，先初步形成模具图纸，应用模流分析，以分析模具设计的各项参数是否合理。
针对上述现有技术，发明人认为存在有，模具有多个分区，针对不同产品外观及尺寸的需要，对模具不同区域的温度要求也不同，现有的对各个区域做统一温度处理的方式，存在模块各个区域出现温度不平衡的情况，因此，需要对此进行改进。
发明内容
为了提高模块各个区域温差界线的精度，本申请提供一种低翘曲模具的结构设计方法、系统、电子设备及存储介质。
第一方面，本申请提供一种低翘曲模具的结构设计方法，采用如下的技术方案：
一种低翘曲模具的结构设计方法，包括：
获取模具制作的各项参数信息并建立有限元法模型；
基于所述有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具后的数据变化信息；其中，所述数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；
基于所述翘曲变化量以及所述温度部分信息得到各个模具划分区域的温差界线；其中，模具划分区域包括支撑板以及设置在支撑板内的冷却通道和制热通道。
通过采用上述技术方案，建立有限元法模型以将组成模具的各个部分建立成有限元网格，以便直观的获取模具的各部分信息。在所建立的模型上模拟将熔融材料浇筑时的状态信息以获取到模具内部的能量变化，通过能量的变化以在模具上得到清楚的温差界线，根据所得到的温差界线，重新设定组成模具的各个部分的尺寸等信息，以使得新制作的模具具有较佳的抗翘曲功能，在使用的过程中不易发生变形，进而使得使用该模具生产的产品质量较佳。
可选的，所述基于所述有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具后的数据变化信息步骤，包括：
获取当前温度下相邻区域处的槽体的形变量信息；
基于所述形变量信息计算所述槽体与槽孔之间的接触间距；
根据所述接触间距得到槽体的尺寸设计信息。
通过采用上述技术方案，模具上的热量在传输过程中，距离注塑口较远的区域，因为温差问题，导致膨胀量不同，设置槽体和槽孔以达到缓冲的作用。计算槽体的形变量以用于检测当前槽体的尺寸是否满足模具注塑时的形变量需求，根据模具注塑时的形变量调整槽体的尺寸，以使得最终的槽体设计更加符合实际的需求。
可选的，所述根据所述接触间距得到槽体的尺寸设计信息步骤，还包括：
获取所述超导模块的温度信息和与熔融材料接触的模具的温度信息；
计算超导模块的温度和模具温度之间的温度差信息；
若所述温度差信息高于最低形变预设值；
则根据所述温度差信息控制所述制热通道升温。
通过采用上述技术方案，利用制热通道升温以对远离模具的区域进行加热，以使得模具的内外侧的温度能保持相近或者是相等，减少模具内外侧的温差，进而降低热胀冷缩的情况出现。
可选的，上述方法还包括：
从所述数据变化信息中获取热量传输速度信息；
基于所述热量传输速度信息预测所述热量传输至支撑板处的时间信息；
在到达所述时间信息之前生成支撑板升温指令并发送至支撑板。
通过采用上述技术方案，在模具浇筑时，根据热量传输的速度来提前对远离浇筑口处的区域进行加热升温，以降低两个区域的温差，进而减少模具使用时出现因温差而膨胀的情况。同时，通过上述方式，还可以根据试验结果重新规划预先划定的区域分割线，提高模具制作的精度。
可选的，所述基于所述翘曲变化量以及所述温度分布信息得到各个模具划分区域的温差界线步骤，还包括：所述槽体与槽孔间间隙通过以下公式计算得到：
其中，P为铸造压力，h为槽体与槽孔之间的间距，L为支撑板厚度，a为成品长度，b
为成品宽度，E为钢材的杨氏模数（2.1*106kg/cm2），d为外膜在开模方向的最大形变量（一
般取≤0.05mm），
为槽体应力系数，
槽体的膨胀量。
通过采用上述技术方案，利用上述公式计算得到槽体和槽孔之间的间距信息，并将计算出来的数据输入到模型中以测试所计算得到的数据的准确性，以得到较为精确的设计数据。
第二方面，本申请提供一种低翘曲模具的结构设计系统，采用如下的技术方案：
一种低翘曲模具的结构设计系统，该系统包括：
模型搭建模块，用于获取模具制作的各项参数信息并建立有限元法模型；
数据获取模块，用于基于所述有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具后的数据变化信息；其中，所述数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；
区域划分模块，用于基于所述翘曲变化量以及所述温度分布信息得到各个模具划分区域的温差界线；其中，模具划分区域包括支撑板以及设置在支撑板内的冷却通道和制热通道。
通过采用上述技术方案，建立有限元法模型以将组成模具的各个部分建立成有限元网格，以便直观的获取模具的各部分信息。在所建立的模型上模拟将熔融材料浇筑时的状态信息以获取到模具内部的能量变化，通过能量的变化以在模具上得到清楚的温差界线，根据所得到的温差界线，重新设定组成模具的各个部分的尺寸等信息，以使得新制作的模具具有较佳的抗翘曲功能，在使用的过程中不易发生变形，进而使得使用该模具生产的产品质量较佳。
可选的，数据获取模块包括形变量子模块，形变量子模块用于获取当前温度下相邻区域处的槽体的形变量信息；基于所述形变量信息计算所述槽体与槽孔之间的接触间距；根据所述接触间距得到槽体的尺寸设计信息。
通过采用上述技术方案，模具上的热量在传输过程中，距离注塑口较远的区域，因为温差问题，导致膨胀量不同，设置槽体和槽孔以达到缓冲的作用。计算槽体的形变量以用于检测当前槽体的尺寸是否满足模具注塑时的形变量需求，根据模具注塑时的形变量调整槽体的尺寸，以使得最终的槽体设计更加符合实际的需求。
第三方面，本申请提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面任一项所述一种低翘曲模具的结构设计方法的步骤。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述第一方面的计算机程序。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、建立有限元法模型以将组成模具的各个部分建立成有限元网格，以便直观的获取模具的各部分信息。在所建立的模型上模拟将熔融材料浇筑时的状态信息以获取到模具内部的能量变化，通过能量的变化以在模具上得到清楚的温差界线，根据所得到的温差界线，重新设定组成模具的各个部分的尺寸等信息，以使得新制作的模具具有较佳的抗翘曲功能，在使用的过程中不易发生变形，进而使得使用该模具生产的产品质量较佳。
附图说明
图1是模具和支撑板的结构示意图；
图2是模具等分之后的结构示意图；
图3是本申请一实施例中一种低翘曲模具的结构设计方法的一流程图；
图4是本申请一实施例中计算机设备的一示意图。
附图标记说明：
1、模具；2、支撑板；3、槽体；4、槽孔；5、隔热块；6、制热通道；7、制冷通道；8、模腔钢料。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
参见图1和图2，模具1包括内侧的模具1板和外侧的支撑板2，支撑板2由超导热板材料制成，模具1板和支撑板2固定连接，模具1板与支撑板2的连接处呈矩形的锯齿状，所形成的槽体3和槽孔4之间留有间隙。
支撑板2内设置有若干制热通道6以及制冷通道7，制冷通道7与制热通道6均匀分布。支撑板2的外周贴合设置有隔热块5。隔热块5、支撑块等分成四个模块，各模块的交界处设有供模腔钢料8流入的通道。
本申请实施例公开一种低翘曲模具的结构设计方法，参见图3，该方法包括以下步骤：
S100：获取模具1制作的各项参数信息并建立有限元法模型。
在本实施例中，各项参数信息是指制作注塑模的成型树脂、模具1材料、注塑机规格及冷却液种类等。
具体地，在CAE软件中创建工程或导入CAD模型，确保网格类型为“双面层”，设置加工条件并运行，运用有限元分析法对模型进行分析，将流道、浇口及型腔建成有限元网格，设定成型条件，包括注塑压力、注塑速度、冷却温度、注塑温度等等。
S200：基于有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具1后的数据变化信息；其中，数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息。
在本实施例中，数据变化信息是指模拟将熔融材料从模具1注塑口注入之后模具1各个区域的各项数据的变化，例如应力变化、温度变化、形变量、翘曲度变化量等。
具体地，利用模型模拟从浇口处注入熔融材料时，模拟熔融材料在模具1内成形的过程以及在成形过程中，模具1内各个区域的参数变化，记录该部分数据并对该部分数据进行分析，该分析包括填充分析、保压分析、冷却分析以及翘曲分析，根据分析的结果，以判断所划分的模块区域尺寸是否合理，若出现不合理的情况，则对原始设置的数据进行修改。在本实施例中以槽体3尺寸为例进行说明。
进一步地，在一实施例中，上述步骤包括：获取当前温度下相邻区域处的槽体3的形变量信息；基于形变量信息计算槽体3与槽孔4之间的接触间距；根据接触间距得到槽体3的尺寸设计信息。
在本实施例中，接触间距是指槽体3与槽孔4侧壁之间的距离。
具体地，利用模型分析得到在浇筑熔融材料时槽体3的形变量，也即是槽体3的膨胀量，并判断该膨胀量与模具1设计时，槽体3和槽孔4之间的间距差值为多少，若差值小于零，则证明槽体3膨胀超出槽体3和槽孔4之间预留的空间，需要重新设置槽体3的尺寸。
进一步地，在一实施例中，槽体3与槽孔4间间隙通过以下公式计算得到：
其中，P为铸造压力，h为槽体与槽孔之间的间距，L为支撑板厚度，a为成品长度，b
为成品宽度，E为钢材的杨氏模数（2.1*106kg/cm2），d为外膜在开模方向的最大形变量（一
般取≤0.05mm），
为槽体应力系数，
槽体的膨胀量。
具体地，槽体3应力系数取支撑板2内部的应力系数，槽体3的膨胀量根据预设的温度分布与槽体3膨胀量对应关系得出。例如，铸造压力P为50 kg/cm2，支撑板2厚度L为4mm，成品长度a为5mm，成品宽度b为4mm，外膜在开模方向的最大形变量d为0.04mm，槽体3应力系数δ为2，槽体3的膨胀量μ为0.7，则计算得到的h约为2.38mm，通过重新确定槽体的尺寸，以得到槽体处新的温度分布。
进一步地，在一实施例中，上述步骤还包括：获取超导模块的温度信息和与熔融材料接触的模具1的温度信息；计算超导模块的温度和模具1温度之间的温度差信息；若温度差信息高于最低形变预设值；则根据温度差信息控制制热通道6升温。
在本实施例中，最低形变预设值是指发生热胀冷缩变形的最低温差。
具体地，获取注塑口的位置信息以及所注塑的熔融材料的温度，利用CAE软件预测充模过程中流动前沿位置的功能结合型腔表面温度分布数据，预测熔融材料注入时支撑板2的温度，并计算模具1的温度和支撑板2之间的温度差值，将该差值与最低形变预设值进行对比，若该差值大于最低形变预设值，则计算两者之间的差值，以作为制热通道6升温值，通过主动对支撑板2升温的方式，以降低支撑板2和模具1之间的温差，以使得在注模时，不易出现因温差变形的情况。
S300：基于翘曲变化量以及温度部分信息得到各个模具1划分区域的温差界线；其中，模具1划分区域包括支撑板2以及设置在支撑板2内的冷却通道和制热通道6。
在本实施例中，温差界线是指两块区域之间的温度差值。
具体地，读取两块相邻区域分界线处各自的温度，并计算所获取的两个温度数据的差值，并将该温度差值与预设的温度差值进行对比，以判断该温度差值是否落在预设温度差值内，若是，则证明该区域划分可行。例如：获取到支撑板2和隔热块5这两个区域相交处的温度差值为1°C，会引起形变的预设温度差值为1.15°C，支撑板2和隔热块5两个区域的设计时划分合理。
本申请实施例还公开一种低翘曲模具的结构设计系统，该系统包括模型搭建模块、数据获取模块以及区域划分模块，模型搭建模块用于获取模具1制作的各项参数信息并建立有限元法模型；数据获取模块用于基于有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具1后的数据变化信息；其中，数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；区域划分模块用于基于翘曲变化量以及温度分布信息得到各个模具1划分区域的温差界线；其中，模具1划分区域包括支撑板2以及设置在支撑板2内的冷却通道和制热通道6。
进一步地，在一实施例中，数据获取模块包括形变量子模块，形变量子模块用于获取当前温度下相邻区域处的槽体3的形变量信息；基于形变量信息计算槽体3与槽孔4之间的接触间距；根据接触间距得到槽体3的尺寸设计信息。
进一步地，在一实施例中，该系统还包括温度控制模块，温度控制模块用于获取超导模块的温度信息和与熔融材料接触的模具1的温度信息；计算超导模块的温度和模具1温度之间的温度差信息；若温度差信息高于最低形变预设值；则根据温度差信息控制制热通道6升温。
进一步地，在一实施例中，该系统还包括时间处理模块，时间处理模块用于从数据变化信息中获取热量传输速度信息；基于热量传输速度信息预测热量传输至支撑板2处的时间信息；在到达时间信息之前生成支撑板2升温指令并发送至支撑板2。
进一步的，在一实施例中，该系统还包括尺寸计算模块，尺寸计算模块用于槽体3与槽孔4间间隙通过以下公式计算得到：
其中，P为铸造压力，h为槽体3与槽孔4之间的间距，L为支撑板2厚度，a为成品长度，b为成品宽度，E为钢材的杨氏模数（2.1*106kg/cm2），d为外膜在开模方向的最大形变量（一般取≤0.05mm），δ为槽体3应力系数，μ槽体3的膨胀量。
本申请实施例还公开了一种计算机设备，参见图4，该计算机设备可以是服务器。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种低翘曲模具的结构设计方法，该方法包括以下步骤：
S100：获取模具1制作的各项参数信息并建立有限元法模型；
S200：基于有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具1后的数据变化信息；其中，数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；
S300：基于翘曲变化量以及温度分布信息得到各个模具1划分区域的温差界线；其中，模具1划分区域包括支撑板2以及设置在支撑板2内的冷却通道和制热通道6。
本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质。在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
S100：获取模具1制作的各项参数信息并建立有限元法模型；
S200：基于有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具1后的数据变化信息；其中，数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；
S300：基于翘曲变化量以及温度分布信息得到各个模具1划分区域的温差界线；其中，模具1划分区域包括支撑板2以及设置在支撑板2内的冷却通道和制热通道6。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种低翘曲模具的结构设计方法，其特征在于，包括：
获取模具(1)制作的各项参数信息并建立有限元法模型；
基于所述有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具(1)后的数据变化信息；其中，所述数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；
基于所述翘曲变化量以及所述温度分布信息得到各个模具(1)划分区域的温差界线；其中，模具(1)划分区域包括支撑板(2)以及设置在支撑板(2)内的冷却通道和制热通道(6)。
2.根据权利要求1所述的一种低翘曲模具的结构设计方法，其特征在于，所述基于所述有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具(1)后的数据变化信息步骤，包括：
获取当前温度下相邻区域处的槽体(3)的形变量信息；
基于所述形变量信息计算所述槽体(3)与槽孔(4)之间的接触间距；
根据所述接触间距得到槽体(3)的尺寸设计信息。
3.根据权利要求2所述的一种低翘曲模具的结构设计方法，其特征在于，所述根据所述接触间距得到槽体(3)的尺寸设计信息步骤，还包括：
获取所述超导模块的温度信息和与熔融材料接触的模具(1)的温度信息；
计算超导模块的温度和模具(1)温度之间的温度差信息；
若所述温度差信息高于最低形变预设值；
则根据所述温度差信息控制所述制热通道(6)升温。
4.根据权利要求3所述的一种低翘曲模具的结构设计方法，其特征在于，上述方法还包括：
从所述数据变化信息中获取热量传输速度信息；
基于所述热量传输速度信息预测所述热量传输至支撑板(2)处的时间信息；
在到达所述时间信息之前生成支撑板(2)升温指令并发送至支撑板(2)。
5.根据权利要求3所述的一种低翘曲模具的结构设计方法，其特征在于，所述基于所述翘曲变化量以及所述温度分布信息得到各个模具(1)划分区域的温差界线步骤，还包括：所述槽体(3)与槽孔(4)间间隙通过以下公式计算得到：
其中，P为铸造压力，h为槽体与槽孔之间的间距，L为支撑板厚度，a为成品长度，b为成
品宽度，E为钢材的杨氏模数（2.1*106kg/cm2），d为外膜在开模方向的最大形变量（一般取
≤0.05mm），
为槽体应力系数，
槽体的膨胀量。
6.一种低翘曲模具的结构设计系统，其特征在于，该系统包括：
模型搭建模块，用于获取模具(1)制作的各项参数信息并建立有限元法模型；
数据获取模块，用于基于所述有限元法模型获取各个模块在模拟高温的熔融材料接触模具(1)后的数据变化信息；其中，所述数据变化信息包括翘曲变化量以及温度分布信息；
区域划分模块，用于基于所述翘曲变化量以及所述温度分布信息得到各个模具(1)划分区域的温差界线；其中，模具(1)划分区域包括支撑板(2)以及设置在支撑板(2)内的冷却通道和制热通道(6)。
7.根据权利要求1所述的一种低翘曲模具的结构设计系统，其特征在于，数据获取模块包括形变量子模块，形变量子模块用于获取当前温度下相邻区域处的槽体(3)的形变量信息；基于所述形变量信息计算所述槽体(3)与槽孔(4)之间的接触间距；根据所述接触间距得到槽体(3)的尺寸设计信息。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任一项所述的一种低翘曲模具(1)的结构设计方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1-5中任一种方法的计算机程序。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211158182.6A CN115358129A (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 低翘曲模具的结构设计方法、系统、电子设备及存储介质 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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