注射机仿真系统软件设计与开发论文
注射机仿真系统软件设计与开发论文
注射机仿真系统软件设计与开发论文
摘要：文章介绍了注塑机的发展历史，及将注塑系统与虚拟制造技术相结合，采用OpenGL建立图形控制平台，3D数字化技术、多传感交互技术以及高分辨显示的科学可视化技术。
通过生成三维逼真的虚拟场景，使用户与场景进行实时交互，感知和操作虚拟的注射机。
一、注塑机综述
（一）注塑机的原理
现以XS—ZY—250A型注塑机液压系统为例介绍注塑机的原理。
该注塑机采用了液压—机械式合模机构。
合模液压缸通过对称五连杆机构推动模板进行开模和合模。
连杆机构具有增力和自锁作用，依靠连杆弹性变形所产生的预紧力来保证所需的合模力。
系统通过比例阀对多级压力（指开合模、注射座前移、注射、顶出、螺杆后退时的压力）和速度（指开合模、注射时的速度）的控制，油路简单，使用阀少、效率高，压力及速度变换时冲击小，噪声低，能实现远程控制和程控，也为实现计算机控制创造了条件。
注射过程主要分为如下几个过程：合模–注射座前进–注射–保压–预塑–注射座后退–开模–顶出–螺杆后退。
（二）注塑机的发展
从注塑机出现起，大多数的中小型注塑机锁模力只达到1000～5000kN，注射量达到50～2000g。
到七十年代末期，工程塑料取得了飞速的发展，特别是在宇航、汽车、机械、船舶以及大型家用电器方面的广泛应用，使大型注塑机的发展取得了巨大的进步，其中美国最为明显。
在1980年全美国市场上大约有140多台10000kN以上锁模力的大型注塑机，到了1985年增加到500多台。
目前，当今
世界最大的注塑机是由日本名机公司制造的，其锁模力达到12万kN，注射量达到92kg。
但是当前国内外尚无注塑机仿真系统软件的
开发与设计，只是单纯的注塑机优化设计，在教学与培训中只能有
昂贵的注塑机实体来进行。
在注塑机仿真系统软件开发与设计领域，现在处于一片空白，塑料注射成型过程仿真集成系统是注射成形
CAE软件用来模拟、分析、优化和验证塑料零件和模具设计。
所以
此软件的开发与设计具有广阔的前景。
（三）注塑机现状
注塑机是将热塑性塑料或热固性塑料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。
由于塑料制品广泛应用于各个邻域，使得注塑机和注塑模具的应用也越来越广泛。
注塑加工过程是
一个周期性的生产过程，现代化的注塑机械大都采用计算机控制，
自动化程度高，机械设备费用昂贵，一套精密模具动辄耗费数十万元，而且实际生产中有高温、高压的工作环境，因而对生产线的操
作人员有严格要求。
不恰当的误操作，不仅会损坏机械设备和模具，为企业带来巨大的经济损失，同时也会危害到操作人员的身体健康，因而对注塑机
械的操作人员一定要进行严格的培训。
传统的注塑机操作培训必须
在实际机床上进行，这既占有了设备加工时间，又具有风险。
因此，要使学生了解注塑成型机的结构、操作流程和工艺过程，到实际的
注塑成型机上实习是不太现实的。
二、注塑机仿真软件的介绍
（一）基本思路及创新点
基本思路：该选题将注塑系统与虚拟制造技术相结合，采用OpenGL建立图形控制平台，采用3D数字化技术、多传感交互技术
以及高分辨显示的科学可视化技术。
通过生成三维逼真的虚拟场景，使用户与场景进行实时交互，感知和操作虚拟注射机。
创新点：研制开发出能模拟真实操作环境的虚拟注塑成型系统。
该系统将多媒体技术与程序控制技术相结合，运用三维软件建立注
塑机和注塑模具的三维模型，运用动画制作软件制作注塑成型过程
的各个动画，采用程序控制技术，控制三维场景的加载和动画的显示。
该系统能使学生与场景进行实时交互、感知和操作注塑机和模具，让学生在虚拟环境中动手去做实验。
软件本身具有开放性、可
移植性，操作简单易学，可以为广大高校、培训机构及注塑成型相
关企业所接受。
（二）科学先进性
现有技术中关于注塑机这一领域，只有注塑机实体，尚无注塑机仿真系统软件。
本项目基于虚拟现实技术的注射机仿真软件，可用
于注塑机和注塑模具的教学、注塑机操作培训、注塑系统远程培训
等多个方面。
该软件采用OpenGL建立图形控制平台，分别构造了基础数据库、场景数据库、显示驱动库、仿真展示库等模块。
系统设计与实现中
将操作面板、逻辑控制器、模型控制器和图形平台分为相对独立的
模块。
该软件可以进行功能演示与模拟操作。
功能演示主要以动画播放、声音解说与文字介绍三者结合的形式，介绍卧式螺杆注射机的结构
装置、工作周期、工作原理以及操作过程。
操作功能主要进行注射
机合模、注射、射座、顶出、调模整个工作过程的仿真。
仿真效果
可以达到比较高的水平，在注射机的仿真过程中，不仅可以实现基
本的图形操作：平移、旋转、缩放和选择，还可以隐藏注射机部分
部件，使学生可以更好地观察注射机的内部构造。
运用该软件，学
生不仅可以更加直观清楚地掌握注射机的结构原理及其基本的操作
过程，还可以在软件上进行注射机的'模拟操作，加深对注射机操作
的理解与记忆，方便教师的教学。
三、注塑机仿真软件使用说明及技术特点
（一）使用说明
该软件可以进行功能演示与模拟操作。
功能演示主要以动画播放、声音解说与文字介绍三者结合的形式，介绍卧式螺杆注射机的结构
装置、工作周期、工作原理以及操作过程。
操作功能主要进行注射
机合模、注射、射座、顶出、调模整个工作过程的仿真。
仿真效果可以达到比较高的水平，在注射机的仿真过程中，不仅可以实现基本的图形操作：平移、旋转、缩放和选择，还可以隐藏
注射机部分部件，使学生可以更好地观察注射机的内部构造。
（二）技术特点
该软件采用OpenGL建立图形控制平台，分别构造了基础数据库、场景数据库、显示驱动库、仿真展示库等模块。
系统设计与实现中
将操作面板、逻辑控制器、模型控制器和图形平台分为相对独立的
模块。
四、注塑机仿真软件设计路线
1、首先对现实世界的注射机进行深入的了解，掌握其基本的构
成和工作原理以及其应用方法，为软件的实现打下基础。
2、选取HDX50型卧式注射机通过solidworks进行三维建模，初步模拟其工作状态，并将其转化为STL格式，进行网格优化后作为
之后场景数据库设计的基础。
3、通过需求分析将软件系统进行模块化设计。
拟定四大模块：
主界面模块、操作面板模块、控制器模块、展示平台模块。
4、着手软件数据库设计，根据需求进行以下几个方面的设计：
基础数据库、场景数据库、显示驱动库、仿真展示库。
其中基础数
据库定义一系列基础数据库，包括颜色类，图形基础类（HsghObject）；场景数据库提供场景的构建，组织场景中的节点，并对其进行操作等功能；显示驱动库主要提供视点处理、显示驱动，材质渲染，图形处理等功能；仿真展示库是一个封装了将场景展方
法的类，实现注射机运动动画仿真。
5、具体设计模块，设计好各模块之间的接口。
使各模块的功能
能得以实现。
6、进行软件测试，并针对测试结果对软件进行优化，基本上完
成注射机仿真系统软件的设计与开发。
五、注塑机仿真软件应用前景
由于塑料制品广泛应用于各个邻域，使得注塑机和注塑模具的应用也越来越广泛。
注塑加工过程是一个周期性的生产过程，现代化
的注塑机械大都采用计算机控制，自动化程度高，机械设备费用昂贵，一套精密模具动辄耗费数十万元，而且实际生产中有高温、高
压的工作环境，因而对生产线的操作人员有严格要求。
不恰当的误
操作，不仅会损坏机械设备和模具，为企业带来巨大的经济损失，
同时也会危害到操作人员的身体健康，因而对注塑机械的操作人员
一定要进行严格的培训。
传统的注塑机操作培训必须在实际机床上
进行，这既占有了设备加工时间，又具有风险。
因此，要使学生了
解注塑成型机的结构、操作流程和工艺过程，到实际的注塑成型机
上实习是不太现实的。
该软件是基于虚拟现实技术的注射机仿真软件，可用于注塑机和注塑模具的教学、注塑机操作培训、注塑系统远程培训等多个方面。
采用计算机虚拟注塑成型系统进行学习和培训，可以建立一个感性
认识和理性认识相统一的实验环境，给学生以逼真的体验，能够在
虚拟环境中动手去做实验，增加感性认识。
这样不仅可以大幅度降
低学习或培训的成本，缩短学习时间，还能消除安全隐患，使教学
和培训工作变得安全可靠。
因此，这是一个十分重要且具有广阔前
景的研究课题。
参考文献
[1]李德群.模具企业数字制造技术的现状与发展[J].CAD/CAM与
制造业信息化，2003.
[2]刘志坚.基于KBE的冲压工艺设计系统的研究与开发[D].华中科技大学，2005.
[3]李德群.国内外注塑模CAD/CAE/CAM发展概况[J].模具工业，1994，(9).
[4]李德群.现代塑料注射成型的原理、方法与应用[M].上海交通大学出版社，2005.。
《塑料注射成型技术》教学仿真系统的应用实践
界 面显示 ， 使 学生一进 入本 系统就 被深深 的 吸引 ， 从而
能够激发 学生学 习兴 趣和 动力 。模 拟演示 功能 真实可
［ ３ ］ 王 富花． 浅谈仿真实训在高职院校化工专业教学 中的作 用［ Ｊ ］ ． 教学改革 ２ ０ ０ ９ ． ５ Ｐ ５ ３～ ５ ５ ．
靠， 图形 大小 、 颜色、 观 察视 角 以及 模具 的形 状 等 都可
—
１ ９ ９ ５ ．
（ ２ ）本 方 法步 骤 简 单 、 快速 ， 相 比较 原 始 的滴 定
法、 比色法 减少 了很 多 时 间 ， 是 地 矿 分 析 方 面 的 实验
［ ３ ］ 多金属矿石分析规程 ； 次亚磷 酸钠还 原 一碘酸钾滴定法 测定锡量［ Ｓ ］ ． Ｄ Ｚ Ｇ ９ ３— ０ １ ．
［ ４ ］ 倪高波 ， 操立新．烟灰炉渣等复杂样品 巾锡 的测定 ［ Ｊ ］ ．
资源环境与工程 ， ２ ０ １ １ ， ２ ５ （ ６ ） ．
室 在进 行批 量检 测 时 的一种 很好 的方 法 。
参 考 文 献
［ ５ ］ 盛献臻 ， 张汉 萍等．电感耦 合等离 子 体发 射光 谱法 同
ｐ 、 、 ）
（ 上接第 ３ ５页 ）
等离 子体 发射 光谱 仪 进 行 测 定 的方 法 测定 地 质 矿 样 中的金 属锡 含量 ， 方 法精 密度 和 回收 率均符 合实 验室
的相关 要求 ， 是一 种 可行 性方 法 。
Ａ ｇ 、 Ｂ 、 Ｓ ｎ 、 Ｍｏ ［ Ｊ ］ ． 化工矿产地质 ， ２ ０ ０ ７ ， ２ ９ （ ２ ） ． ［ ２ ］ 锡矿石化学分析方法碘量法测定锡 量 ［ Ｓ ］ ． Ｇ Ｂ ／ Ｔ １ ５ ９ ２ ４
塑料注射模具机构运动仿真模型库的开发
塑料注射模具机构运动仿真模型库的开发黄桂坚;娄燕;梁雄;伍晓宇【摘要】The characteristics of plastics injection mouht experimental teaching in high school are analyzed. The necessity of developing the 3D model lihrary of motion simulation of plastic injection mould mechanisms which have been applied to industrial production is pointed out. The process of developing the 3D model library of motion simulation is introduced in detail based on UG NX software. The 3D model library willbe better used in mould experimental teaching, stimulate the enthusiasmof students and widen the range of students＇ knowledge.%分析了当前高校塑料注射模具实验教学的特点，指出开发三维的已应用于工业生产的塑料注射模具机构运动仿真模型库的必要性。
基于UG NX开发工具，详细介绍了塑料注射模具的机构运动仿真模型库的开发流程。
建立的典型塑料注射模具机构运动仿真模型库，可以更好地应用于模具实验教学，激发学生学习的积极性，拓宽学生的知识面。
【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2012(010)003【总页数】4页(P41-43,89)【关键词】塑料注射模具;三维;机构;运动仿真;模型库;UG软件【作者】黄桂坚;娄燕;梁雄;伍晓宇【作者单位】深圳大学机电与控制工程学院,广尔深圳518060;深圳大学机电与控制工程学院,广尔深圳518060;深圳大学机电与控制工程学院,广尔深圳518060;深圳大学深圳市模具先进制造技术重点实验室,广东深圳518060【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;TG76《塑料成型工艺与模具》是机械设计制造及其自动化专业模具工程专业方向的主干课程。
注射机仿真系统软件设计与开发论文（共五则范文）
注射机仿真系统软件设计与开发论文（共五则范文）第一篇：注射机仿真系统软件设计与开发论文摘要：文章介绍了注塑机的发展历史，及将注塑系统与虚拟制造技术相结合，采用OpenGL建立图形控制平台，3D数字化技术、多传感交互技术以及高分辨显示的科学可视化技术。
通过生成三维逼真的虚拟场景，使用户与场景进行实时交互，感知和操作虚拟的注射机。
一、注塑机综述（一）注塑机的原理现以XS—ZY—250A型注塑机液压系统为例介绍注塑机的原理。
该注塑机采用了液压—机械式合模机构。
合模液压缸通过对称五连杆机构推动模板进行开模和合模。
连杆机构具有增力和自锁作用，依靠连杆弹性变形所产生的预紧力来保证所需的合模力。
系统通过比例阀对多级压力（指开合模、注射座前移、注射、顶出、螺杆后退时的压力）和速度（指开合模、注射时的速度）的控制，油路简单，使用阀少、效率高，压力及速度变换时冲击小，噪声低，能实现远程控制和程控，也为实现计算机控制创造了条件。
注射过程主要分为如下几个过程：合模–注射座前进–注射–保压–预塑–注射座后退–开模–顶出–螺杆后退。
（二）注塑机的发展从注塑机出现起，大多数的中小型注塑机锁模力只达到1000～5000kN，注射量达到50～2000g。
到七十年代末期，工程塑料取得了飞速的发展，特别是在宇航、汽车、机械、船舶以及大型家用电器方面的广泛应用，使大型注塑机的发展取得了巨大的进步，其中美国最为明显。
在1980年全美国市场上大约有140多台10000kN以上锁模力的大型注塑机，到了1985年增加到500多台。
目前，当今世界最大的注塑机是由日本名机公司制造的，其锁模力达到12万kN，注射量达到92kg。
但是当前国内外尚无注塑机仿真系统软件的开发与设计，只是单纯的注塑机优化设计，在教学与培训中只能有昂贵的注塑机实体来进行。
在注塑机仿真系统软件开发与设计领域，现在处于一片空白，塑料注射成型过程仿真集成系统是注射成形CAE软件用来模拟、分析、优化和验证塑料零件和模具设计。
塑料注射成型机PLC控制系统设计
摘要注塑机控制系统是注塑机整机的一个重要组成部分，其性能优劣对整机至关重要。
本论文首先确定了注塑机控制系统的设计方案与思路，经过与单片机控制、微机控制、继电接触器控制等控制系统相比较，决定采用PLC来实现对注塑机各动作的控制。
确定了PLC输入和输出接口的属性，将注塑机的所有检测开关、限位开关、手动操作开关和主令开关等，进行确切地分类和编号，从而确定了I/O口的数量。
根据输入输出的数量、类型确定PLC的型号为FX2N-MR。
完成了注塑机主电路和控制电路等硬件电路的设计。
软件设计方面，根据注塑机各个动作制出注塑机的工艺流程图。
根据此工艺流程图，设计出注塑机的动作流程图，根据动作流程图写出注塑机的状态转移图，并依据状态转移图写出步进梯形图。
关键词：注塑机，控制系统，状态转移图，步进梯形图目录摘要............................................................. 第一章绪论.. 01.1塑料机械行业概述 01.2国内外注塑机的研究现状 01.3注塑机的发展趋势 (2)第二章注塑机系统概述 (4)2.1注塑机的组成 (4)2.2注塑机的分类 (5)2.3注塑机控制系统的抗干扰措施 (6)第三章注塑机控制系统的设计方案和思路 (9)3.1注塑机控制系统设计的主要内容和工艺分析 (9)3.2设计的思路和方案 (10)第四章注塑机的PLC控制系统硬件和软件设计 (13)4.1输入输出点的继电器属性 (13)4.2PLC机型的选择 (14)4.3输入输出地址分配表 (15)4.4主电路的设计 (17)4.5控制电路的设计 (18)4.6注塑机的动作流程 (19)4.7程序设计 (23)第五章总结与展望 (33)5.1结论 (33)5.2展望 (34)致谢 (35)参考文献 (36)第一章绪论1.1 塑料机械行业概述从20世纪50年代技术创新推出了螺杆式塑料注射成型机至今已有50多年的历史。
基于UGSolidworks的注射模机构运动仿真实验平台开发
基于 ＵＧ／Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的注射模机构运动 仿真实验平台开发
路英华，肖国华
（浙 江 工 商 职 业 技 术 学 院 现 代 模 具 学 院 ，浙 江 宁 波 ３１５０１２）
摘 要：阐述了集聚状态下模具 产 业 其 模 具 结 构 设 计 应 用 运 动 仿 真 实 验 平 台 的 重 要
关 键 词 ：仿 真 平 台 ；注 射 模 具 ；运 动 仿 真 ；模 具 结 构 ；设 计
中 图 分 类 号 ：ＴＰ ３９１．９
文 献 标 识 码 ：Ｂ
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｏｔｉｏｎ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｕｌｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＵＧ／Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ
性。基于 ＵＧ／Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的仿真实 验 平 台，为 模 具 企 业 设 计 上 带 来 了 效 率 上 的 提 升
和 生 产 的 高 效 性 。 平 台 应 用 于 高 校 模 具 专 业 教 学 中 ，能 有 效 促 进 模 具 课 程 信 息 化 教 学
的 深 入 开 展 ，让 学 生 的 学 习 更 加 生 动 有 趣 ，从 而 提 高 教 学 质 量 。
１ 构建注射模具模型库
１．１ 模 型 库 选 型
本模型库的设计理念主要应用于企业模具 结构设计和企业、高 校 培 训 教 学，所 以 在 案 例 选 用时不求 难 度，遵 循 的 基 本 原 则 是 选 择 基 本 结 构、展示典型机 构、把 握 新 型 方 向。选 择 基 本 机 构是指生产中常 见 的 模 具 机 构，具 有 应 用、学 习 的典型意义。展示典型机构是将生产中常见的 复杂模具 的 典 型 机 构 拆 解 出 来，三 维 造 型 和 运 动模拟演示。把握新型方向是指能反映模具专 业技术发 展 方 向 的 新 型 模 具 结 构，使 企 业 模 具 设计人员和学生能够了解和学习模具的前沿知 识。根据以上的原 则，本 项 目 组 深 入 合 作 企 业， 摘录和开发４个 项 目、共 １８ 种 典 型 模 具 或 机 构 的 三 维 模 型 库 目 录 ，如 图 １ 所 示 。
文献综述--计算机辅助技术在注射成型中的应用及发展
计算机辅助技术在注射成型中的应用及发展一.前言1.课题研究背景随着塑料工业的发展，塑料模具也蓬勃发展。
近年来。
人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高，这就为塑料制品提供了更广泛的市场。
塑料制品的发展必然带动塑料模具产业的发展，塑料模具占模具总量比例越来越大。
由于人们的消费水平提高，对产品质量美观的要求也不断提高，短生命周期产品的开发，产品多样化的增加，高要求质量产品的出现，这也就意味着对塑料模具的精度以及模具的设计都需要很大的提高和改善。
由于塑料产品的模塑成型是一个十分复杂的过程，传统的设计方法经验性强，不可能综合权衡所有因素，很难确定能否生产出完全合格的产品，一般需要反复试模与修模，导致模具设计制造周期长和成本偏高。
传统的方法根本满足不了现代化模具制造的需求，这就要求必须有更加先进的技术来替代。
现在计算机技术发展迅猛，其中计算机辅助技术在模具设计制造也变得越来越重要，信息与网络技术、CAD/CAE/CAM 集成技术、并行工程，人工智能等技术来有效地解决了传统模具设计制造的困难。
2.课题研究与意义早在20世纪80年代，我国就对CAD软件技术的发展高度重视并给予重点资助。
随着注塑模具CAD的发展，大部分的商业软件已不仅仅是CAD，而是CAD/CAM/CAE/CAPP的集成，从而形成了真正意义上的无纸化设计、制造环境。
近些年来，随着信息网络的普及，一种新型的模具设计系统应运而生，一个以互联网为基础的注塑模具智能设计系统，它作为协同产品开发系统的一个模块，能够提供一种有效的和切实可行的工具来促进中小企业之间注塑模具设计的合作发展，进而满足当今全球市场对于模具设计的苛刻要求。
由于大部分人只是软件的初级用户，需要对软件进行更进一步的学习和应用。
本课题研究的是箱包锁具锁孔配件注射模设计，基于对箱包锁具锁孔配件注射模具的设计，应用CAD/CAE/CAM集成技术等一系列软件，以及所学模具设计专业知识来完成任务。
基于UG的注射模设计系统开发
基于UG的注射模设计系统开发
郭书君;孙文磊;樊军;平宗保;潘虹
【期刊名称】《模具工业》
【年(卷),期】2011(37)1
【摘要】介绍了基于UG的注射模设计系统开发的关键技术,包括UG调用MFC 对话框的接口技术、参数化建模技术和数据库的访问技术,确定了系统的总体设计方案和功能模块。
通过实例介绍了系统进行注射模设计的过程。
该系统的开发有利于注射模零件库和零件尺寸参数库的管理,提高注射模设计效率。
【总页数】5页(P9-13)
【关键词】注射模;UG;数据库;MFC
【作者】郭书君;孙文磊;樊军;平宗保;潘虹
【作者单位】新疆大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG305;TP31
【相关文献】
1.基于Pro/E与UG NX软件塑料模具设计模块的注射模分模流程的比较研究 [J], 许伟长
2.基于UG注射模设计的自动分模和手动分模方法 [J], 董海涛
3.基于UG的一模多腔注射模设计 [J], 周先保;吕湘江;黄贵清
4.基于UG的微动开关注射模辅助设计系统开发 [J], 李振翔;肖小亭;洪新密
5.基于UG/NX的洗发水瓶盖注射模设计与模流分析 [J], 范希营;郭永环
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注射机运动与工艺仿真技术研究
文 章 编号 ：０６ ９ ４ （０ ２ ０ － ３ ３ ０ １０ － ３ ８ ２ １ ）７ ０ ８ — ５
计
算
机
仿
真
２１年７ ０ ２ 月
注 射 机 运 动 与 工 艺 仿 真 技 术 研 究
刘 美智 ， 张 云 ， 斌魁 ， 华 民 侯 周
（ 华中科技大学材料成形与模 具技术 国家重 点实验 室， 湖北 武汉 ４ ０ ７ ） ３ ０ ４ 摘要 ： 研究虚拟注射成型系统中如何使机构运动仿真和工艺仿真达到统一 的关键 问题 。针对虚拟注射成 型系统 只能实现简
ｔｏ ｉｎ；Ｐｒ ｃ ｓ ｎｄ ｗ ｏ ｅ ｓ ｗｉ ｏ
１ 引 言
我国已成为全球最大 的塑料 注射机生产 国 ， 了培养 注 为 塑相关的技术人才 ， 须在 注射机 上 开展必 要 的实践操 作 ， 必 掌 握注射工艺 、 具设 计 以及 注射 机操作 的相 关知识 … ， 模 这 既受制于既有注射机设备 资源 ， 也存在着 设备损坏 和生产安 全 的风险。借助计算 机技 术 ， 仿真 真实 的注射 机 ， 是解 决这 个 问题 的有 效途径 。夏 薇等 开发 的注射 成 型虚拟试 验 系 统， 使用神经 网络技术研究 了注射工艺参数 对成型 过程的影 响 。潘 晓彬 等 开发 的注塑机过程控制教学演 示仪 ， 利用控
制 面板 和相关状态 显示 装置 动态地 演示 注射 动作 。黄 庙 由
基金项 目： 省 自 湖北 然科学基金创新群体 （０ ０ Ｄ ０ ７ ； ２ １ Ｃ Ａ ６ ） 高等学校博
士学科点专项科研基金（ｏ ｏ４１ｏ１） ２１ １ ２ ８ ｏ ２ ｏ
收稿 １ ： １— ７ ２ 修回日 ２１—０ １ ３ ２ １ ０— ２ 期 ０ 期： １ １—０ ０
注射模CAE技术的模拟试模设计仿真应用
注射模CAE技术的模拟试模设计仿真应用1 概述注射模cae技术是以计算机模拟为手段分析塑料加工过程并完成模具优化设计的塑料模具计算机辅助工程。
它是进行产品设计、制造、工程分析、仿真、试验等信息处理，并包含相应数据与数据管理系统在内的计算机辅助设计综合系统。
塑料注射成型是一个复杂的物理过程，非牛顿假塑性的高温塑料熔体在压力下通过浇注系统流向模具型腔，熔体由于模具中的冷却系统而快速固化，同时伴随熔体有剪切生热、体积收缩、分子取向和结晶过程。
因此全面深入理解注射成型需要高分子物理学、传热学、流变学以及成型工艺学等多方面的综合知识。
注射模CAE技术就是根据塑料加工流变学和传热学的基本理论，建立塑料熔体在模具型腔中的流动、传热的物理数学模型，利用数值计算理论构造其求解方法，利用计算机图形学技术在计算机屏幕上形象、直观地模拟出实际成型中熔体的动态充填、冷却过程，定量地给出成型过程的状态参数(如压力、温度、速度等)。
利用注射模CAE技术可存樟具制造之前，在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计中潜在的缺陷，突破了传统的在注塑机上反复试模、修模的束缚，为设计人员修改设计提供科学的依据。
CAE技术的应用带来的直接好处是省时省力，减少试模、修模次数和模具报废率，缩短模具设计制造周期，降低成本提高产品质量。
2 流动分析及其在模具设计中的应用流动分析的方法主要有两种:一种是分支流动法，它以一维流动分析为基础，把三维塑件从几何上分解成一系列由一维流动单元串联组成流动路径，在计算过程中，利用迭代计算，在满足各流动路径的流量之和等于总的注射量条件下，使各流动路径压力降相等。
这种方法计算时间短，但难以分析形状复杂的塑件。
另一种是流动网络法，它的基本思想是将整个型腔划分为网格，并形成相应于各节点的体积单元，建立节点压力和流入节点体积单元流量之间的关系，得到一组以各节点压力为变量的控制方程，并且根据节点体积单元的充填状况更新流动前沿。
基于PLC的注射机料筒温度控制系统设计及仿真
107
自动化控制 Automatic Control
序号 1 2 3 4 5
表 1：仿真结果
实际值
200.5 200.3 200.4 199.8 199.5
温度控制结果（℃） 设定值
200 200 200 200 200
2.2.2 控制程序
108
电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
自动化控制 Automatic Control
图 4：料筒温度控制算法闭环结构
注射机作业原理相同，符合系统开发要求。
3 仿真实验
为了检验本文提出的系统设计方案可靠性，本研究通过开展 仿真实验。本次实验以料筒温度指标作为仿真测试对象，通过组织 测试控制系统输出的料筒实际温度数值与设定温度数值对比仿真实 验，对系统设计方案可靠性进行判断。以往设计的控制系统，温度 控制差值在 0.8℃以上，如果本系统测试温度差值在 0.8℃以内，则 认为本系统设计方案可靠。实验中，设定标准温度为 200℃，开展 10 组料筒温度控制实验，利用热电偶传感器采集实际控制温度数值， 通过结果如表 1 所示。
关键词：温度控制；注射机料筒；PLC
塑料具有较强的抗氧化、耐腐蚀性能，并且美观，质量较小， 因而得到了化工、医疗、包装等行业的青睐 [1]。注塑成型作为此类 型材料的重要加工工艺，其参数控制成为了重点研究内容。由于注 射机料筒温度控制对这些此项工艺参数影响较大，所以如何控制料 筒温度是提升塑料加工的关键 [2]。以往采用人工操控进行控制，参 数设置过程比较繁琐，控制效率较低 [3]。为了改善料筒温度控制现 状，本文选择 PLC 作为核心控制器，提出料筒温度控制系统设计 及仿真研究。