用于模拟模具腔的填充工艺的计算机实施方法技术

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

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于模拟模具腔的填充工艺的计算机实施方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]此外，US2008/221845A1描述了用于使用混合模型执行工艺模拟和结构分析的装置和方法。例如，该专利技术的方法通过将塑料部件或模具腔的表示分为两部分(可以在其中进行简化的分析的部分以及其中需要更复杂的分析的部分)来自动定义混合解域。该方法可以使用描述部件或模具的表面的任何形式的CAD数据作为输入。此外，该专利技术提供了通过自动创建混合解域、自动离散化该域并且求解过程变量在该解域内的分布来模拟模具腔内的流体流动的方法。
[0008]US9862133B1描述了一种使用由与成型机连接的控制模块控制的成型机制备注射成型的纤维增强复合物品的方法。该方法执行在控制模块上执行的成型模拟，以在模拟域中生成复合成型树脂的切变率分布。随后，该方法通过考虑切变率对纤维间相互作用的影响和/或切变率对降低纤维的响应率的影响生成在控制模块上执行的纤维在复合成型树脂中的定向分布。控制器随后用成型条件控制成型机执行将复合成型树脂注射到模具腔的至少一部分中的实际成型。
[0009]尽管最新的注射成型工艺模拟方法中具有很多优点，但仍存在一些技术挑战。因此，模拟填充工艺可能仍非常耗时和复杂，并且所需的计算能力可能仍过高。另外，除了填充模式和可制造性之外，还需要考虑所生产产品的特性。
[0010]待解决问题
[0011]因此，期望提供解决模拟注射成型工艺中的模具腔的填充工艺的上述技术挑战的装置和方法。具体地，应提出与本领域已知的装置、方法和系统相比进一步提高模拟注射成型工艺中的模具腔的填充工艺的性能的方法、系统、程序和数据库。

技术实现思路

[0012]此问题通过具有独立权利要求的特征的方法、系统、程序和数据库来解决。在从属权利要求中列出了能够以孤立的方式或以任意组合的方式实现的有利实施方案。
[0013]在下文中所使用的，术语“具有”、“包括”或“包含”或其任何任意语法变体是以非排他性的方式使用的。因此，这些术语既可以指代除了由这些术语引入的特征外在此背景下所描述的实体中不存在其他特征的情况，也可以指代存在一个或多个其他特征的情况。作为示例，表述“A具有B”、“A包括B”和“A包含B”既可以指代除了B之外A中没有其他元素存在的情况(即A单独地并且排他地由B组成的情况)，也可以指代除了B之外实体A中存在一个或多个其他元素(诸如元素C、元素C和D甚至更多元素)的情况。
[0014]另外，应注意，术语“至少一个”、“一个或多个”或类似的表述指示特征或元素可能存在一次或一次以上，通常在将引入相应的特征或元素时仅使用一次。在下文中，在大多数情况下，当提到相应的特征或元素时，将不再重复表述“至少一个”或“一个或多个”的表述，尽管事实上相应的特征或元素可能存在一次或一次以上。
[0015]另外，如在下文中所使用的，术语“优选地”、“更优选地”、“特别地”、“更特别地”、“具体地”、“更具体地”或类似术语与可选特征结合使用，而不限制替代的可能性。因此，通过这些术语引入的特征是可选特征并且不旨在以任何方式限制权利要求的范围。如技术人员将认识到的，本专利技术可以通过使用替代特征来执行。类似地，通过“在本专利技术的一个实施
方案中”或类似表述引入的特征旨在作为可选特征，对本专利技术的替代实施方案没有任何限制，对本专利技术的范围没有任何限制，并且对通过这种方式引入的特征与本专利技术的其他可选或不可选特征相结合的可能性没有任何限制。
[0016]在本专利技术的第一方面，公开了一种用于模拟使用塑料材料的注射成型工艺中的模具腔的填充工艺的计算机实施方法。该计算机实施方法也可以被称为方法或模拟方法。该计算机实施方法包括可以以给定的顺序执行的以下步骤。然而，不同的顺序也是可能的。另外，可以执行一次或重复地执行所述步骤中的一个步骤或一个以上的步骤甚至所有步骤。另外，该方法步骤可以以在时间上重叠的方式执行甚至平行地执行。该方法还可以包括未列出的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一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，所述方法包括：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，所述单元坐标系由以下项定义
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第一主方向(118)，所述第一主方向(118)平行于流动方向(120)，
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第三主方向(122)，所述第三主方向(122)平行于所述法线方向(124)，以及
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第二主方向(126)，所述第二主方向(126)垂直于所述第一主方向(118)和所述第三主方向(122)；以及v)确定每个单元(116)的模具流的所述流动方向(120)。2.根据前一权利要求所述的方法，如果所述塑料材料是纤维增强塑料材料，则所述方法还包括：vi)确定所述纤维增强塑料材料的纤维定向。3.根据前一权利要求所述的方法，其中所述步骤vi)包括：vi.1)提供数据库(128)，所述数据库(128)包含关于用于至少一个虚拟元件(130)的纤维增强塑料材料的纤维定向的信息。4.根据前一权利要求所述的方法，其中所述数据库(128)中所包含的信息包括关于纤维定向的模拟数据或经验检索数据中的一个或两者。5.根据前两个权利要求中任一项所述的方法，其中所述步骤vi)还包括：vi.2)通过使用所述单元(116)的单元位置并且确定所述单元(116)在所述单元坐标系中的纤维定向，从所述数据库(128)中检索关于每个单元(116)的纤维定向的信息。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过使用所述模具腔(112)和所述虚拟元件(130)之间的相似性考虑来执行步骤vi.2)。7.根据前一权利要求所述的方法，其中所述相似性考虑基于以下假设：通过对所述模具腔(112)的单元(116)和所述虚拟元件(130)使用相似定义的坐标系，对于所述模具腔(112)和所述虚拟元件(130)内相同的相对位置，所述模具腔(112)中的纤维定向与所述虚拟元件(130)中的纤维定向分别相同。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法还包括确定所述多个单元中的每个个体单元(116)的相邻单元(184)。9.根据前一权利要求所述的方法，其中所述方法还包括使用关于所述相邻单元(184)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：