過去十多年來，金屬嵌入式射出成型已經(jīng)逐漸廣泛應(yīng)用于各種塑料產(chǎn)品上，如：3C通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)相關(guān)產(chǎn)品、汽車零配件、IC芯片、醫(yī)療器械和日常生活用品等等。近年來更因3C產(chǎn)品要求更輕更薄，為了解決設(shè)計(jì)和工藝上的問題，嵌入式射出成型的需求日漸增加，該工藝可以保持甚至提升原始產(chǎn)品設(shè)計(jì)的強(qiáng)度。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)如下：

1 塑料與金屬兩者結(jié)合后不僅可以加強(qiáng)零件的功能與特性，還可減少產(chǎn)品體積。

2 大部分很難組裝的小型零件，精密和復(fù)雜的零件可直接嵌入模具進(jìn)行塑料充填包覆，代替二次組裝，提升生產(chǎn)效率。

3 塑料與金屬嵌入件一體化成型，整體機(jī)械強(qiáng)度提升，增加裝配生產(chǎn)性、自動(dòng)化性、可靠度。

此工藝的缺點(diǎn)如下：

4 當(dāng)塑料進(jìn)入模穴時(shí)，塑膠流動(dòng)對(duì)鑲?cè)爰?huì)施加壓力，不均勻的壓力分布會(huì)造成鑲?cè)爰冃巍?/p>

5 幾何尺寸較大型的鑲?cè)爰菀讘?yīng)力集中。

6 在結(jié)合兩種或兩種以上不同材質(zhì)的情況下，其熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)有變形或破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)上述工藝的缺點(diǎn)，讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和模具開發(fā)者面臨挑戰(zhàn)，在沒有適當(dāng)?shù)姆治龉ぞ叩那闆r下，很難掌握真實(shí)成型過程中鑲?cè)爰淖冃螤顩r；現(xiàn)在可以通過Moldex3D先進(jìn)預(yù)測(cè)技術(shù)-透過鑲?cè)爰c塑膠流動(dòng)的耦合計(jì)算，就可以知道充填過程中鑲?cè)爰膽?yīng)力和位移分布，產(chǎn)品設(shè)計(jì)者和模具開發(fā)者可比較鑲?cè)爰平Y(jié)果來達(dá)到設(shè)計(jì)優(yōu)化的目的。

Moldex3D過去在多材質(zhì)與鑲?cè)爰龀尚蜕弦呀?jīng)展現(xiàn)了準(zhǔn)確模擬分析能力，在R12中提供了雙向FSI(流固耦合)算法技術(shù)應(yīng)用；重點(diǎn)特色在產(chǎn)品與鑲?cè)爰木W(wǎng)格會(huì)同步隨著塑膠充填而變形，真實(shí)表現(xiàn)出模穴在不同充填比例時(shí)鑲?cè)爰灰频臓顟B(tài)。分析運(yùn)算前，依據(jù)模穴體積充填比例來輸入計(jì)算塑膠和鑲?cè)爰母骂l率。

鑲?cè)肷涑龀尚驮u(píng)估方案，功能特點(diǎn)如下：

· 支持塑件和金屬件鑲?cè)?/p>

· 評(píng)估鑲件周圍的實(shí)體塑膠流動(dòng)

· 評(píng)估鑲件周圍的流動(dòng)壓力、應(yīng)力分布和位移

· 預(yù)測(cè)因重新加溫?zé)崴苣z導(dǎo)致塑料鑲件熱衰退問題

· 評(píng)估在模穴冷卻階段對(duì)嵌件的影響

· 預(yù)測(cè)在整個(gè)成型階段中嵌件的溫度變化

· 評(píng)估塑件、鑲?cè)爰c翹曲組件之交互作用

· 評(píng)估鑲件和塑件組合的最終形狀

以麥克風(fēng)音源線為分析案例，圖1是金屬接頭在模穴中的位置設(shè)計(jì)方案。

圖1 金屬鑲?cè)爰c塑料產(chǎn)品

由多材質(zhì)射出成型/雙向流固耦合計(jì)算后就可得到圖2中的流動(dòng)波前結(jié)果，可以明顯看出塑膠充填過程中金屬鑲?cè)爰频那闆r。

圖2 流動(dòng)波前圖

圖3是充填結(jié)束瞬間金屬鑲?cè)爰芰Φ慕Y(jié)果，使用者可以參考其受力狀態(tài)評(píng)估塑膠是否對(duì)鑲?cè)爰胁缓玫挠绊憽?/p>

圖3 嵌入件受壓力結(jié)果圖

圖4是充填結(jié)束后金屬鑲?cè)爰灰频慕Y(jié)果，使用者可參考其變形狀態(tài)評(píng)估鑲?cè)爰灰屏渴欠襁_(dá)可以接受范圍，以不影響其功能性和強(qiáng)度為主要考慮因素。

圖4 嵌入件變形位移圖

Moldex3D提供最新多材質(zhì)與鑲?cè)肷涑龀尚皖A(yù)測(cè)技術(shù)，用三維的流固耦合計(jì)算分析，讓使用者可以預(yù)測(cè)核心偏移的效果，并且可以在實(shí)際生產(chǎn)模具前，提早預(yù)測(cè)潛在的成型問題，協(xié)助產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具開發(fā)者更精準(zhǔn)掌控產(chǎn)品的質(zhì)量。