注塑加工成型模擬和注塑機(jī)之間的直接數(shù)據(jù)接口將計(jì)算機(jī)模型與現(xiàn)實(shí)世界的過(guò)程聯(lián)系起來(lái)。這可以通過(guò)持續(xù)生產(chǎn)改善產(chǎn)品和模具設(shè)計(jì)的結(jié)果。一個(gè)案例研究展示了家庭模具中汽車(chē)部件的這些好處。

使用當(dāng)今的數(shù)字工具，甚至在新注塑產(chǎn)品的模具配置之前就已經(jīng)生成了大量信息。例如，使用仿真來(lái)識(shí)別可能的澆口位置、檢查型腔的填充行為、設(shè)置注塑工藝的邊界條件以及優(yōu)化模具冷卻。當(dāng)模擬結(jié)果令人滿意時(shí)，可以開(kāi)始模具生產(chǎn)，然后進(jìn)行試制、優(yōu)化機(jī)器設(shè)置，進(jìn)行批量生產(chǎn)。然而，在取樣期間，通常需要對(duì)型腔進(jìn)行返工以達(dá)到所需的產(chǎn)品質(zhì)量。這會(huì)顯著提高項(xiàng)目成本并延長(zhǎng)新產(chǎn)品的上市時(shí)間。

模擬中定義的許多工藝參數(shù)沒(méi)有轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)過(guò)程中這一事實(shí)可能是額外工作的原因之一。為什么會(huì)這樣？主要問(wèn)題在于對(duì)模擬過(guò)程生成的值進(jìn)行耗時(shí)的轉(zhuǎn)換以使其有用。此外，模擬技術(shù)人員收到的關(guān)于隨模具提供的配置數(shù)據(jù)記錄質(zhì)量或模擬質(zhì)量的反饋幾乎為零。

首先，模擬和注塑機(jī)控制器需要學(xué)習(xí)如何用同一種語(yǔ)言相互交談。

為了突破這一數(shù)據(jù)障礙，Engel開(kāi)發(fā)了一種數(shù)據(jù)接口，稱(chēng)為simlink，該接口有助于將在模具生產(chǎn)之前通過(guò)仿真定義的參數(shù)設(shè)置以以下形式直接傳輸?shù)阶⑺軝C(jī)的控制單元一組初始的建議設(shè)置。相反，該接口還可以將現(xiàn)實(shí)世界的工藝數(shù)據(jù)從成型機(jī)傳輸回模擬環(huán)境。目的是通過(guò)迭代進(jìn)步來(lái)提高模擬的質(zhì)量。這樣，仿真技術(shù)人員和生產(chǎn)技術(shù)人員就可以互相利用彼此的知識(shí)和成果，互相學(xué)習(xí)。

模擬的準(zhǔn)確性很大程度上取決于建模和材料數(shù)據(jù)的質(zhì)量；換句話說(shuō)，它是一個(gè)“garbage-in/garbage-out”系統(tǒng)。仿真越逼真，結(jié)果越好，仿真的好處也越大。因此，simlink接口同樣可以作為后處理器來(lái)導(dǎo)出注塑機(jī)的初始設(shè)置，也可以作為預(yù)處理器將生產(chǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入模擬環(huán)境。因此，simlink旨在從注塑產(chǎn)品的模擬中生成一組初始建議設(shè)置，同時(shí)通過(guò)生產(chǎn)反饋穩(wěn)步提高模擬質(zhì)量。為此，simlink配備了三個(gè)功能：修改、導(dǎo)出和導(dǎo)入。

在修改功能中，將模擬的邊界條件和工藝設(shè)置與為產(chǎn)品設(shè)想的注塑機(jī)進(jìn)行比較。例如，目標(biāo)動(dòng)力學(xué)包含在邊界條件中，并且根據(jù)機(jī)器限制檢查模擬的過(guò)程設(shè)置。修改可以衡量產(chǎn)品是否可以在選定的成型機(jī)上實(shí)際制造。

在Export中，接收用于在機(jī)器上取樣新模具的建議初始設(shè)置，并直接傳輸?shù)紼ngel注塑機(jī)的控制裝置。因此，模擬的邊界條件被轉(zhuǎn)換為可以寫(xiě)入成型機(jī)的零件數(shù)據(jù)集，其設(shè)置值可以由控制器正確解釋。過(guò)程參數(shù)和配置文件會(huì)自動(dòng)與所選機(jī)器的極限值進(jìn)行比較。通過(guò)這種方式，處理器可以使用經(jīng)過(guò)仿真測(cè)試的設(shè)置更有效地開(kāi)始生產(chǎn)。

注塑機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)確保通過(guò)對(duì)實(shí)際機(jī)器能力的準(zhǔn)確建模來(lái)執(zhí)行模擬。

在導(dǎo)入的情況下，情況正好相反：來(lái)自生產(chǎn)機(jī)器的真實(shí)參數(shù)值和信號(hào)被引導(dǎo)回模擬程序。使用該反饋，模擬技術(shù)人員可以驗(yàn)證模擬質(zhì)量、比較壓力曲線并積累專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

當(dāng)前版本的simlink可與兩個(gè)仿真工具一起使用——Autodesk的Moldflow和Simcon的Cadmould。數(shù)據(jù)接口與帶有CC200和CC300控制單元的Engel注塑機(jī)兼容；不需要額外的軟件或硬件。

simlink生成的建議設(shè)置可以通過(guò)多種方式傳輸?shù)阶⑺軝C(jī)。數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)公司網(wǎng)絡(luò)（例如網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)器或MES）或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行。如果機(jī)器未聯(lián)網(wǎng)，也可以使用U盤(pán)進(jìn)行傳輸。敏感數(shù)據(jù)（例如CAD文件和完整模擬項(xiàng)目的信息）保留在用戶的本地系統(tǒng)中，不需要使用simlink。只有必要的參數(shù)和設(shè)置通過(guò)接口傳輸，因此用戶在任何時(shí)候都可以完全透明地了解數(shù)據(jù)流量。

通過(guò)模擬確定的初步設(shè)置和真實(shí)世界的成型過(guò)程結(jié)果來(lái)回共享有助于改進(jìn)模擬和優(yōu)化機(jī)器設(shè)置。

進(jìn)行測(cè)試

Engel與OerlikonHRSflow和Borealis合作，對(duì)simlink進(jìn)行了廣泛的實(shí)際測(cè)試。三腔一熱流道葉柵8個(gè)伺服電動(dòng)噴嘴的家庭模具投入生產(chǎn)。有問(wèn)題的部件是車(chē)門(mén)的內(nèi)部裝飾、地圖袋和加強(qiáng)元件，所有部件均由含有7%礦物填料的聚丙烯制成。

零件生產(chǎn)的設(shè)置將通過(guò)模擬確定和優(yōu)化。優(yōu)化的重點(diǎn)是所有三個(gè)型腔的流動(dòng)前沿速度恒定，以及熱流道伺服電動(dòng)噴嘴的切換點(diǎn)。在這個(gè)具有不同尺寸型腔的家庭模具中，的挑戰(zhàn)是協(xié)調(diào)熱流道噴嘴的級(jí)聯(lián)到流動(dòng)前沿位置。

仿真模型在AutodeskMoldflow中建立，包含型腔、整個(gè)熱流道、伺服電針關(guān)閉噴嘴和機(jī)器噴嘴，包括螺桿前面的一些空間。模具冷卻也包括在模擬中。

用于汽車(chē)熱流道系列模具的AutodeskMoldflow仿真模型具有八個(gè)伺服電動(dòng)閥式澆口噴嘴。

首先，使用相對(duì)注射曲線進(jìn)行與機(jī)器無(wú)關(guān)的模擬，注射速度被定義為通過(guò)型腔填充水平的體積流量百分比。因此，型腔中任何點(diǎn)的熔體前沿速度與系統(tǒng)中的熔體壓縮無(wú)關(guān)。

首先，使用相對(duì)注射曲線執(zhí)行與機(jī)器無(wú)關(guān)的模擬，其中注射速度被定義為通過(guò)型腔填充水平的體積流量百分比。

目的是在整個(gè)灌裝過(guò)程中保持恒定的流動(dòng)前沿速度。各個(gè)熱流道噴嘴的切換點(diǎn)是根據(jù)灌裝期間的流動(dòng)前沿位置確定的。指定腔中的流動(dòng)前沿將在相應(yīng)的澆口處與來(lái)自噴嘴的流動(dòng)前沿相遇。這很容易通過(guò)初始的獨(dú)立于機(jī)器的模擬來(lái)實(shí)現(xiàn)；各個(gè)噴嘴的打開(kāi)時(shí)間完全相互分離，并與系統(tǒng)中的熔體壓縮完全分離。這表明，通過(guò)選擇與機(jī)器無(wú)關(guān)的仿真，即使是復(fù)雜的系統(tǒng)也可以非?？焖俚貎?yōu)化，并且仿真中的迭代次數(shù)很少。

通過(guò)模擬優(yōu)化流程

在與機(jī)器無(wú)關(guān)的模擬中，所有初始設(shè)置都是使用simlink為所選注塑機(jī)確定和修改的。為了在特定生產(chǎn)機(jī)器的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化流程，再次模擬獲得的機(jī)器相關(guān)設(shè)置。

由于與機(jī)器相關(guān)且因此非常現(xiàn)實(shí)的參數(shù)的結(jié)果非常令人滿意，因此生成了一個(gè)初始數(shù)據(jù)集用于采樣并輸出到生產(chǎn)機(jī)器的CC300控制單元。

根據(jù)從模擬中獲得的值，在HRSFLEXflow控制單元中手動(dòng)輸入開(kāi)針設(shè)置。當(dāng)啟動(dòng)注塑機(jī)時(shí)，實(shí)際的切換點(diǎn)隨后被設(shè)置為與模擬相匹配。不需要其他優(yōu)化步驟來(lái)生產(chǎn)所需質(zhì)量的零件。

標(biāo)有箭頭的針式關(guān)閉噴嘴打開(kāi)時(shí)的填充過(guò)程快照。模擬數(shù)據(jù)與實(shí)際短射之間有很高的一致性。

顯示了在圖像中標(biāo)記的針式關(guān)閉噴嘴打開(kāi)時(shí)間的填充過(guò)程中的快照。在模擬中，注意確保對(duì)于所有針式關(guān)閉噴嘴，相應(yīng)腔體的流動(dòng)前沿和要打開(kāi)的關(guān)閉噴嘴在澆口處相遇，以避免焊接線。該描述顯示了初始模擬數(shù)據(jù)和實(shí)際短射之間的高度一致性。

描繪了從速度控制的注射階段切換到壓力控制的保壓階段時(shí)的快照。再次，模擬和實(shí)際零件之間的一致性水平非常高。

從注射階段切換到保壓階段時(shí)的快照也顯示了仿真和實(shí)際零件之間的極好一致性（注意突出顯示的細(xì)節(jié)區(qū)域）。

為了向模擬技術(shù)人員提供有關(guān)在模擬中確定的設(shè)置參數(shù)的可用性的反饋，在實(shí)際過(guò)程中使用的零件數(shù)據(jù)和測(cè)量結(jié)果通過(guò)simlink從機(jī)器傳回模擬程序。由于simlink自動(dòng)編輯和導(dǎo)入生產(chǎn)中的實(shí)際數(shù)據(jù)，仿真技術(shù)人員可以立即開(kāi)始后期仿真；無(wú)需繁瑣的手動(dòng)輸入值和配置文件。具有特殊價(jià)值的事實(shí)是，實(shí)際機(jī)器行為被傳送到具有實(shí)際曲線的模擬程序中，包括切換期間注射壓力的波動(dòng)，直到達(dá)到所需的保壓壓力。

比較注射壓力曲線表明，盡管使用了真實(shí)的工藝設(shè)置，但模擬預(yù)測(cè)的峰值遠(yuǎn)低于在成型過(guò)程中測(cè)量的峰值。然而，在初的成型試驗(yàn)中沒(méi)有測(cè)量粘度的壓力依賴(lài)性。為粘度的壓力依賴(lài)性添加因子D3產(chǎn)生了更接近實(shí)際成型試驗(yàn)的模擬結(jié)果。

模擬的流動(dòng)前沿速度與實(shí)際注入?yún)?shù)非常吻合。當(dāng)比較圖7中的注射壓力曲線時(shí)，很明顯模擬預(yù)測(cè)的峰值遠(yuǎn)低于在成型過(guò)程中測(cè)量的曲線，盡管使用了實(shí)際的工藝參數(shù)。仔細(xì)觀察材料參數(shù)（Moldflow“三重金標(biāo)準(zhǔn)”）表明，沒(méi)有測(cè)量粘度的壓力依賴(lài)性。在普遍使用的cross-WLF模型中，壓力依賴(lài)性用參數(shù)D3來(lái)描述；在這種情況下，D3=0。通過(guò)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整此參數(shù)，可以快速實(shí)現(xiàn)測(cè)量和模擬壓力曲線之間更好的一致性。

來(lái)自生產(chǎn)的反饋有助于模擬技術(shù)人員更好地了解生產(chǎn)中使用的材料以及相關(guān)工藝參數(shù)的質(zhì)量。這樣，其他應(yīng)用程序的模擬質(zhì)量就會(huì)提高。例如，可以對(duì)后續(xù)項(xiàng)目進(jìn)行更準(zhǔn)確的壓力預(yù)測(cè)。

型腔壓力曲線的比較還可以提供有關(guān)諸如存儲(chǔ)在模擬數(shù)據(jù)庫(kù)中的材料參數(shù)質(zhì)量等方面的附加信息。型腔壓力的發(fā)展對(duì)所討論的模制零件的收縮和翹曲有重大影響。因此，目的是通過(guò)模擬盡可能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)型腔壓力的發(fā)展。

根據(jù)所選注塑機(jī)修改模擬參數(shù)，可以使用更復(fù)雜的注塑曲線并真實(shí)地評(píng)估循環(huán)時(shí)間。來(lái)自生產(chǎn)的反饋有助于提高模擬質(zhì)量，從而避免昂貴的模具返工。