紅英扇外殼的注塑模具設(shè)計-塑料注射模含NX三維及10張CAD圖帶模流,紅英扇,外殼,注塑,模具設(shè)計,塑料,注射,nx,三維,10,cad,圖帶模流 第10章 Moldflow的注塑模擬成型分析 10.1 成型模擬簡述 本次課題設(shè)計主要利用MoldFlow軟件對澆注系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解塑件在成型過程中的狀態(tài)以及其成型性能。 在Moldflow軟件中，選用其中的MPA模塊，這個模塊對注塑模具方面的許多問題都能提供比較近似的解決方案，完美結(jié)局有關(guān)塑料模具方面的問題。本次分析的成型過程主要包括收縮痕、氣泡和熔痕分析、充填性能分析、流動分析、預(yù)測成型的質(zhì)量以及選擇最佳的澆口位置。這次設(shè)計使用MPA模塊的過程只是進(jìn)行相對簡單的分分析。 對注塑機(jī)的參數(shù)設(shè)置如下所示： 注塑機(jī)參數(shù): 最大注塑機(jī)鎖模力 = 7.0002E+03 tonne 最大注射壓力 = 1.8000E+02 MPa 最大注塑機(jī)注射率 = 5.0000E+03 cm^3/s 注塑機(jī)液壓響應(yīng)時間 = 1.0000E-02 s 工藝參數(shù): 充填時間 = 1.9000 s 自動計算已確定注射時間。 射出體積確定 = 自動 冷卻時間 = 20.0000 s 速度/壓力切換方式 = 自動 保壓時間 = 10.0000 s 螺桿速度曲線(相對): % 射出體積 % 螺桿速度 0.0000 100.0000 100.0000 100.0000 保壓壓力曲線(相對): 保壓時間 % 充填壓力 0.0000 s 80.0000 10.0000 s 80.0000 20.0000 s 0.0000 環(huán)境溫度 = 25.0000 C 熔體溫度 = 230.0000 C 理想型腔側(cè)模溫 = 50.0000 C 理想型芯側(cè)模溫 = 50.0000 C 表10-1 注塑機(jī)參數(shù)設(shè)置 對注塑模流材料做如下設(shè)置 10.2成型過程分析 在Moldflow界面導(dǎo)入UG所繪制的三維模型，首先確定軟件的分析單位，然后對塑件產(chǎn)品進(jìn)行 網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格劃分是有效分析的先決條件。塑件的網(wǎng)格劃分的方法主要有以下三種：中性面、零件表面、3D數(shù)模，如圖9-1所示。 圖10-1網(wǎng)格劃分方法 在MOLDFLOW軟件中選擇菜單，導(dǎo)入繪制的模型，對壁厚開始分析以及統(tǒng)計曲面網(wǎng)格。本課題采用雙層面（雙面流）的方法對塑件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，分析的內(nèi)容項目主要包括塑料熔體的平衡流動、模具是否困氣、模具的冷卻、產(chǎn)品的熔接痕以及注塑后可能發(fā)生的產(chǎn)品變形等。 通過軟件對塑件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，模型細(xì)節(jié)如下所示。 模型細(xì)節(jié) : 網(wǎng)格類型 = 雙層面 網(wǎng)格匹配百分比 = 90.2 % 相互網(wǎng)格匹配百分比 = 90.5 % 節(jié)點總數(shù) = 8593 注射位置節(jié)點總數(shù) = 1 注射位置節(jié)點標(biāo)簽是: 546 單元總數(shù) = 16238 零件單元數(shù) = 16238 主流道/流道/澆口單元數(shù) = 0 管道單元數(shù) = 0 連接器單元數(shù) = 0 分型面法線 (dx) = 0.0000 (dy) = 0.0000 (dz) = 1.0000 三角形單元的平均縱橫比 = 3.8573 三角形單元的最大縱橫比 = 56.8747 具有最大縱橫比的單元數(shù) = 5832 三角形單元的最小縱橫比 = 1.1643 具有最小縱橫比的單元數(shù) = 33827 總體積 = 89.3110 cm^3 最初充填的體積 = 0.0000 cm^3 要充填的體積 = 89.3110 cm^3 要充填的零件體積 = 89.3110 cm^3 要充填的主流道/流道/澆口體積 = 0.0000 cm^3 總投影面積 = 177.7118 cm^2 表9-2 塑件的網(wǎng)格參數(shù) 在對注塑機(jī)的參數(shù)設(shè)置完畢后，還需要設(shè)定需要進(jìn)入模流分析的參材料參數(shù)，本次設(shè)定的是熱塑性材料，他的詳細(xì)數(shù)據(jù)與參數(shù)如下所示。 材料數(shù)據(jù) : 樹脂 : (0% Rubber) : Monsanto Kasei pvT 模型: 兩域修正 Tait 系數(shù): b5 = 366.0300 K b6 = 2.5500E-07 K/Pa 液體階段 固體階段 ------------------------------- b1m = 0.0010 b1s = 0.0010 m^3/kg b2m = 6.1390E-07 b2s = 3.0210E-07 m^3/kg-K b3m = 2.0321E+08 b3s = 2.5425E+08 Pa b4m = 0.0053 b4s = 0.0043 1/K b7 = 0.0000 m^3/kg b8 = 0.0000 1/K b9 = 0.0000 1/Pa 比熱(Cp) = 2400.0000 J/kg-C 熱傳導(dǎo)率 = 0.1800 W/m-C 粘度模型: Cross-WLF 系數(shù): n = 0.2808 TAUS = 7.0508E+04 Pa D1 = 1.2400E+11 Pa-s D2 = 373.1500 K D3 = 0.0000 K/Pa A1 = 25.8490 A2T = 51.6000 K 轉(zhuǎn)換溫度 = 100.0000 C 機(jī)械屬性數(shù)據(jù): E1 = 1200.0000 MPa E2 = 1200.0000 MPa v12 = 0.4300 v23 = 0.4300 G12 = 419.6000 MPa 熱膨脹(CTE)數(shù)據(jù)的 橫向各向同性系數(shù): Alpha1 = 0.0001 1/C Alpha2 = 0.0001 1/C 表10-3 材料數(shù)據(jù) 10.3 充填時間分析 充填的時候，塑料熔體沿著流道進(jìn)入模腔，設(shè)計的時候?qū)?個澆口的流道設(shè)計成相等的長度，塑料熔體容易開始注入到到達(dá)澆口的時間是相等的。進(jìn)入型腔之后，同時充填各個部分。如下圖所示，深藍(lán)色的部位是填充時間最短的區(qū)域，相反，紅色區(qū)域就是填充時間最長的區(qū)域，也就是說紅色區(qū)域是塑料熔體最遲到達(dá)的地方。不填充的區(qū)域講沒有任何顏色。下圖比較清楚地顯示了整個模腔的充填時間。 圖10-2 充填時間 從上圖分析可以得出，該模具型腔每一個部位都得到了塑料熔體的填充，填充的效果還是比較好的，這就表明塑料熔體的流向比較均勻，在最后填充的額部位，塑料熔體到達(dá)的時間都是相同的。 軟件分析塑料熔體的充填時間大約為5.293s。 10.4流動前沿溫度分析 流動前沿溫度是的是塑料熔體充填一個節(jié)點時的中間流溫度，這個溫度是充填過程中流動波前溫度的分布，它代表的是流道截面中心的溫度，通常情況下不會有太大的變化。熔接線首先形成的地方是在截面的中心，所以，如果流動前沿的溫度高，熔接線強(qiáng)度一般都會高；若流動波前溫度下降的趨勢比較快，接近于凝固溫度，那就會阻礙了后面塑料熔體再進(jìn)入這個區(qū)域，產(chǎn)生短射。 在壁厚較薄的地方，有可能會出現(xiàn)不能充填的情況，在軟件中，這個區(qū)域沒有溫度顯示。 分析的結(jié)果如下圖所示。 圖10-3 流動前沿溫度 圖中的紅色區(qū)域表示流動前沿溫度比較高，塑料熔體都可以充填這些區(qū)域。藍(lán)色區(qū)域表示這些部位流動前沿溫度比較低，可能會發(fā)生塑料溶體凝固的現(xiàn)象，導(dǎo)致溶體停滯流動或者流速過滿。 結(jié)果：流動前沿溫度最高為232.4°，最低式204.5℃。 10.5 頂出時體積收縮率 頂出時的提及收縮率指的是堵料溶體最初進(jìn)入模具型腔之后的體積與熔體保壓冷卻成型以后的體積比。 體積收縮率的分析如下圖所示。 圖10-4 體積收縮率 從圖中的分析數(shù)據(jù)可以得出，頂出時的體積收縮率為7.485，越靠近流道末端，收縮率越小，藍(lán)色區(qū)域的收縮率最小。 10.6 鎖模力的分析 在注塑過程中，當(dāng)定模與動模在注塑機(jī)的作用下合模，就會產(chǎn)生一定的鎖模力，鎖模力會隨著時間的變化 而發(fā)生變化。 鎖模力與注塑機(jī)的額定鎖模力相互緊密聯(lián)系，也與塑件在Z軸方向上面的投影面積、成型壓力存在一定的函數(shù)關(guān)系，軟件所模擬的結(jié)果一般不應(yīng)該超過近注塑機(jī)額定鎖模力的80%，以確保安全。 對模具進(jìn)行鎖模力分析的結(jié)果如下圖所示。 圖10-5 鎖模力xy圖 由上圖可以看出，鎖模力也隨著注塑機(jī)開始注塑而發(fā)生變化，在塑料熔體進(jìn)入模具型腔后，鎖模力逐漸增加，大約完成一次塑件注塑周期之后，鎖模力達(dá)到最大，之后進(jìn)入壓力逐漸減小的階段。 結(jié)果：需要最大鎖模力約為900T。 10.7 凍結(jié)層因子分析 凍結(jié)層因子是取一個中間值，跟隨時間的變化，凍結(jié)層因子也隨之變化，從最小的取值一直到最大的取值。 凍結(jié)層因子其數(shù)值范圍在0-1之間，其理想狀態(tài)是在一個恒定的值，在充填的過程中，凍結(jié)層一般都應(yīng)該在恒定的厚度之間，使得每個部位流動的連續(xù)均勻。 凍結(jié)層因子的分析結(jié)果如下圖所示。 圖10-6 凍結(jié)層因子 從圖上可看出塑件在35.27S時已經(jīng)凝固下來。 10.8 熔接痕分析 塑料熔體在不同的澆口進(jìn)入型腔之后，跟隨型腔的外形緩緩流動，在流動的過程中，例如熔體相遇的地方就有可能會出現(xiàn)熔接痕，類似熔體相遇的區(qū)域，出現(xiàn)熔接痕的概率就會越大。熔接痕是塑件結(jié)構(gòu)上的一種瑕疵或缺陷，尤其是一些對外觀要求比較高的產(chǎn)品來說，更是一種致命的影響，嚴(yán)重影響著塑件的正常使用。 一般來說，影響熔接痕的因素有很多，包括注塑工藝的參數(shù)（溫度、注射壓力、保壓壓力、注射速度和時間等）、模具的結(jié)構(gòu)（澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、冷料井、溫度控制系統(tǒng)、型腔型芯的表面粗糙度）等。 在Moldflow軟件中進(jìn)行模擬分析，可以看出熔接痕大概會出現(xiàn)的區(qū)域，如下圖所示。 圖10-7 熔接痕 10.9 變形量分析 變形量主要與材料的收縮率有關(guān)系，不同材料的收縮率都是不一樣的，收縮是注塑過程中塑料本身的一種變形屬性，這種收縮與模具結(jié)構(gòu)、澆口的位置等的因素沒有太大的聯(lián)系。通過軟件的分析，我們可以提前知道塑件在注塑成型后的變形狀況，但是這個情況只是接近，并不完全是這樣，需要對實際的情況進(jìn)行分析。 總變形量如下圖所示。 圖10-8 總變形量 從以上各圖可以得出總的變形量2.521mm，其余XYZ方向如圖以及其余模流分析報告與數(shù)據(jù)，均可以查看附件HTML動態(tài)REPORT所示。 10.10 溫度、零件 在注塑充填完成后，塑件需要通過冷卻水道來降溫，通過一定時間后，冷卻至合適的溫度后才可以開模和脫模，冷卻后的結(jié)果值如下圖所示。 圖10-9 溫度、零件 從上圖可以看出，塑件完成冷卻后的溫度在50度左右，人體可以接觸。冷卻效果非常好，證明水路的設(shè)計合理。 12