面向制造的灌水器產品快速定型與模具CAE

535000 廣西英華國際職業學院 廣西 欽州|黃日進

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面向制造的灌水器產品快速定型與模具CAE

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文章通過對三種滴管灌水器的線性回歸分析，建立了一種具有收縮率和壁厚的數學模型，進而為灌水器滴片結構的不斷優化提供了相關的理論依據，并針對迷宮灌水器微細流道精細化、復雜化的特點，對面向制造的灌水器產品快速定型與模具CAE進行探討 。灌水器；產品快速定性；模具CAE

滴管灌水器的流道尺寸較小，一般的流道寬度只有1毫米左右，在流道小的情況下其內部的流場結構復雜，對其制造的精確度要求高，在實際中生產的灌水器的性能和使用周期往往達不到人們的理想要求。產生這種問題的原因有關人員認為是其整體結構設計不合理以及設計的誤差造成的。針對這種問題，文章在計算機軟件的輔助下，設計出CAE方法，利用CAE方法對灌水器的整體結構和工藝設計進行優化分析，在RP和數控NC技術結合的同時設計出符合實際需要的水力性能更好的試驗。

面向制造的灌水器產品結構優化設計和相關參數確定

a灌水器的收縮率和壁厚回歸模型設計

灌水器的剖面結構一般包括四個壁厚和一個加強筋的高度，在注塑件設計壁厚均衡要求一致的原則指導下，假設四個壁厚相等，都等于x1，加強筋的高度為x2.之后建立灌水器的壁厚和收縮量差值二次多項式樣的回歸模型，在相關軟件以及spss平臺的支持下確定具體的模型。在模型建立成功之后通過一組樣本數據信息的采取在模型的作用下進行具體的實驗，從而對灌水器收縮率和壁厚計算的精確度和穩定性進行判斷。驗證方法是在選擇工藝設置點之后，將模型數據信息帶入到具體公式中獲得收縮率差值，之后將其和Moldflow軟件結果數據進行比較，分析模型的優劣，

b澆筑工藝參數的優化正交試驗

第一，極差分析。依據注塑成型的工藝特點，對制品質量能夠產生影響的五個因素進行考慮，選擇其中的四水平和五因素進行正交試驗，得到的極差如表1所示。根據表1可以發現圓弧形流道、齒形流道、斜齒形流道的影響因素排序分別是D＞E＞C＞A＞B；A＞D＞C＞B＞E；A＞D＞E＞B＞C.通過分析發現注塑時間對收縮率和差值的影響最大。

表1：3種灌水器的極差

第二，方差分析。經過方差分析能夠得到參數的Sig，進而實現顯著性的檢驗。其中在三種類型的流道灌水器保壓壓力Sig中，圓弧形的流道灌水器結果最為顯著。通過這種方差分析可以得出結論在實際生產過程中，圓弧形的流道灌水器應該加強對保壓壓力的控制，另外兩種類型的灌水器應加強對注塑時間的控制。

灌水器滴片的精密性流道制作

a圓弧網絡形狀的滴片流道RP設計制作

圓弧網絡形狀的滴片流道設計因為其流道尺寸難以控制，因而需要對RP滴片進行測量，要求其誤差平均值不能超過5%。圓形網絡形狀流道測量結果是圓弧間的水平距離在1毫米，垂直距離在1毫米，圓弧之間的對角設計為0.71毫米，流道的寬度為2毫米，測量結果的誤差平均值在5%以內。

b斜齒和對齒形狀的灌水器設計制作

斜齒和對齒形狀的灌水器設計制作因為其流道尺寸小，形狀復雜變化性大的特點，運用原有的快速型制作流道尺寸的方式不能滿足具體的應用需求，需要采用的是和生產注塑模具一樣的工藝數控線切割加工方式，并在快速成型RP的作用下對形狀復雜的滴片基本體進行組裝。

面向制造的灌水器產品快速定型模具RT產品試驗制作

a快速定性模具CAE分析

快速定性模具CAE主要是將仿真軟件應用在具體的設計制造中，有效彌補了傳統設計的弊端，提升了產品設計的成功率。通過對真空注型工藝中最好澆口以及成型中存在問題的分析，能夠為之后的真空注型工藝設計進行指導。

b利用RT生產出的小批次灌水器滴片

利用上文提到的三種快速模具進行翻模實驗，得到的三種流道結構式樣的灌水器滴片。這些灌水器滴片的獲得需要進行以下幾方面的處理。第一，尺度精確度的檢測。斜齒形的流道精確度檢測需要涉及的信息的圓弧的直徑以及流道的寬度；對齒形流道精確度檢測主要涉及的參數有圓弧半徑和流道寬度。第二，粗糙度的檢測。利用數碼顯微鏡對滴片、RP滴片的粗糙度進行檢測，發現RT工藝的結果和實際結果相差不大，因此灌水器粗糙度對試驗結果的總體影響不大。

總結

文章利用注塑過程的模擬仿真技術對灌水器的結構進行了優化設計，在分析之后得到三種流道的收縮率和壁厚，通過面向制造的灌水器產品快速定型與模具CAE研究。為實際的生產工作提供了有效的理論依據，提升了灌水器生產的精確度，為此需要有關人員加強對這種技術的重視和應用。

參考：

［1］魏正英，吳松坡，劉霞，唐一平，盧秉恒.面向制造的灌水器產品快速定型與模具CAE研究［J］.農業機械學報，2011，05：56-62.

［2］宋瑞坤.基于UG的大型注塑模具仿真設計及CAD優化分析［D］.青島科技大學，2010.

［3］劉潔.滴灌灌水器水力性能與快速制造方法研究［D］.華中科技大學，2010.