如何使用SOLIDWORKS Plastics仿真多材料包覆注塑

对于大量产品而言，使用 SOLIDWORKS Plastics 开展多材料包覆注塑仿真，是兼顾结构强度、人体工程学与增强功能特性的关键手段。

什么是多材料包覆注塑

在多射胶或多材料包覆注塑工艺中，同一个生产周期内会注入两种不同的聚合物材料。独立的注塑喷嘴按顺序将材料注入型腔。

多材料注塑成型有两种主流实现方式：

向模具注入树脂，之后移除一部分模腔壁，依托第一件制品形成第二个型腔。向该型腔注入第二种材料，使两种材料结合成为单个零件。

在工序间隔旋转专用模具。零件从第一个型腔顶出后，将模具旋转至第二个型腔位置。

注塑成型本身对工艺变量十分敏感，例如温度、压力、材料特性以及几何结构。

在制造模具之前，SOLIDWORKS Plastics 可以帮助工程师完成以下工作：

• 识别缺料、熔接线、困气等各类缺陷

• 预测充模时间

• 优化浇口位置

• 确定流道系统布局与冷却时间

• 评估翘曲与收缩

如果不借助仿真，设计人员与工程师往往依赖反复试错，会造成高昂的模具返工成本以及生产延期。

如何仿真多材料包覆注塑

实际模具当中，通常会使用旋转盘，将各个型腔连接至对应的浇口，熔融聚合物通过相互独立的注塑单元完成填充。而在仿真流程中，需要将两个零件都设计为最终装配位置的状态，并在型腔域上指定浇口（注塑位置）。

SOLIDWORKS Plastics 中一套标准的包覆注塑仿真工作流包含：

1、几何准备：将基材与包覆层定义为多实体零件内部相互独立的实体实体。

2、塑料算例设置：新建一个塑料算例，选择多材料包覆注塑作为工艺类型。可选用两套注塑单元，在注塑单元对话框内设置材料属性。通过域设置，用户可以将各个型腔分配至对应的注塑单元。

定义算例

3、边界条件：本仿真示例模型包含手柄与另一个实体零件两个实体。为两个实体完成型腔定义之后，在型腔域上定义浇口位置（注塑位置）。

将实体设置为型腔并设置注塑位置

4、网格生成：使用实体网格对包覆注塑成型进行仿真。本模型采用四面体混合实体单元划分网格。

设置网格

5、工艺定义：设置熔体温度、材料、充模属性以及周期参数。

在此处设置参数

6、结果评估：分析充模时间、压力分布、熔接线以及温度变化。

7、设计迭代：修改几何或者工艺输入参数以优化性能，重新运行 SOLIDWORKS Plastics 算例。

结果分析工具

混合网格拓扑结构可以对分析域实现高效离散，能够精准捕捉流动场、温度场以及应力场的关键特征。

可以执行充模‑保压‑翘曲分析，评估充模时间与收缩情况。求解器会自动先对第一个型腔执行充模与保压分析，接着对第二个型腔执行充模与保压分析。两项分析全部完成后，再求解翘曲分析。

得到充模时间，以及塑件冷却至室温之后零件的总变形结果。

可以使用 XY 曲线图查看随时间变化的分析结果，例如可针对整个模型或者特定位置评估注塑压力与温度的变化情况。

注塑压力‑时间曲线图

如需评估特定方向上的线性收缩，可使用测量工具。

测量工具的使用

随着包覆注塑塑料制品的设计不断向着更高性能、更高集成度发展，仿真驱动工作流是注塑成型行业保持竞争力的必要条件。SOLIDWORKS Plastics 这套嵌入 CAD 环境的工作流，支持快速设计迭代，加快设计决策，缩短产品上市周期。

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