基于CAD/CAE集成的注射模冷却系统分析评估方法

3 集成评估系统主要功能的实现

    3.1 提取有效冷却水路中心线

    3.1.1 提取水路中心线和直径

    注射模的冷却系统一般由几组包含冷却液入口和出口的冷却回路组成，排布形式可分为：直通式水路、圆周式水路、多级式水路、循环式水路、喷流式水路及隔板式水路。分析各种常用的水路形式，可以得到一般冷却系统特征的描述规则。

    一般冷却系统特征：

    (1)冷却系统由几组冷却回路组成。

    (2)每条冷却回路包含唯一的入口和出口。

    (3)每条冷却回路由一系列相连的圆柱面组成。

    隔板式水路也较为常用，其特征包含一个或多个垂直于某一管道的隔板孔，在隔板孔内使用隔板将垂直孔分为两部分，使冷却液在孔内往返流动。

    隔板孔特征：

    (1)隔板孔不与其他管道端点相连。

    (2)直径一般比普通管道大。

    根据上述特征，由程序实现提取水路中心线的流程如图2所示。

    (1)识别冷却水路特征。采用交互式方法识别冷却水路，在程序开始后引导用户选择冷却系统的所有管道圆柱面，存放在集合“所有管道圆柱面”中。用户选择每条冷却回路的入口和出口，将坐标点记录在程序中。用户选择隔板孔，对孔进行标记，记录在程序中。

    (2)提取水路中心线和直径。识别冷却水路完成之后，对于集合“所有管道圆柱面”中非隔板孔的圆柱面提取中心轴线，并将相交的圆柱面中心轴线也延长至相交相连。对于隔板孔圆柱面提取中心轴线，提取普通管道直径和隔板孔直径。

    (3)中心线分组。在所有提取的轴线中，与指定的入口和出口直接或间接相连的轴线存放在一个“回路”组中。至此，冷却系统的所有模型信息都已提取并保存在程序中。

图2 提取中心轴线并分组

    3.1.2 有效水路中心线生成

    由于冷却系统CAD模型是面向加工制造的，需要符合实际生产的要求，一般会包含一些无用的加工孔。而CAE模型是面向模拟分析的，只需要考虑有冷却液流动的部分。因此从CAD模型提取水路中心线信息后，需合理简化后重新生成有效水路模型。另外，隔板孔轴线在CAD平台中为一条线段，而在CAE（此处针对Moldflow）平台中需要绘制为两条重合的线段，也需要特殊处理。

图3所示为某一典型的冷却回路CAD模型和CAE模型。为了将CAD模型简化为CAE模型，首先将回路中所有中心线在交点处打断为首尾相连的线段，并以树状图表示所有线段的关系。以节点表示线段，以箭头表示线段的相连关系，创建的冷却回路树状图如图4所示。由图4可见，入口为根节点，出口为一个叶子节点，从根节点入口至叶子节点出口的路径即为最终的有效冷却回路。

图3 冷却回路模型

图4 冷却回路树状图