紅英扇外殼的注塑模具設計-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 本次課題設計主要利用MoldFlow軟件對澆注系統(tǒng)進行分析，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，完美結局有關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、預測成型的質量以及選擇最佳的澆口位置。這次設計使用MPA模塊的過程只是進行相對簡單的分分析。 對注塑機的參數(shù)設置如下所示： 注塑機參數(shù): 最大注塑機鎖模力 = 7.0002E+03 tonne 最大注射壓力 = 1.8000E+02 MPa 最大注塑機注射率 = 5.0000E+03 cm^3/s 注塑機液壓響應時間 = 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 理想型腔側模溫 = 50.0000 C 理想型芯側模溫 = 50.0000 C 表10-1 注塑機參數(shù)設置 對注塑模流材料做如下設置 10.2成型過程分析 在Moldflow界面導入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。 通過軟件對塑件進行網(wǎng)格劃分，模型細節(jié)如下所示。 模型細節(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) 在對注塑機的參數(shù)設置完畢后，還需要設定需要進入模流分析的參材料參數(shù)，本次設定的是熱塑性材料，他的詳細數(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 轉換溫度 = 100.0000 C 機械屬性數(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入模腔，設計的時候將4個澆口的流道設計成相等的長度，塑料熔體容易開始注入到到達澆口的時間是相等的。進入型腔之后，同時充填各個部分。如下圖所示，深藍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，導致溶體停滯流動或者流速過滿。 結果：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，當定模與動模在注塑機的作用下合模，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)關系，軟件所模擬的結果一般不應該超過近注塑機額定鎖模力的80%，以確保安全。 對模具進行鎖模力分析的結果如下圖所示。 圖10-5 鎖模力xy圖 由上圖可以看出，鎖模力也隨著注塑機開始注塑而發(fā)生變化，在塑料熔體進入模具型腔后，鎖模力逐漸增加，大約完成一次塑件注塑周期之后，鎖模力達到最大，之后進入壓力逐漸減小的階段。 結果：需要最大鎖模力約為900T。 10.7 凍結層因子分析 凍結層因子是取一個中間值，跟隨時間的變化，凍結層因子也隨之變化，從最小的取值一直到最大的取值。 凍結層因子其數(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，凍結層一般都應該在恒定的厚度之間，使得每個部位流動的連續(xù)均勻。 凍結層因子的分析結果如下圖所示。 圖10-6 凍結層因子 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。熔接痕是塑件結構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）、模具的結構（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，這種收縮與模具結構、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，證明水路的設計合理。 12