[精品论文]基于MOLDFLOW的小型显示器面板注塑模设计论文

毕业设计课程定做 QQ1714879127基于Moldflow的小型显示器面板模具浇口设计摘要：本文通过工程项目的建立及正确的网格划分，对显示器面板零件的注射成型过程进行了模拟分析。应用MoldFlow软件对显示器面板零件模具进行CAE流动分析，显示出CAE技术在模具开发过程中对于最佳浇口位置与浇口数量的确定、流道系统的布置、注射参数的优化等方面所起到的突出作用。关键词：网格；CAE；模拟分析；模具技术1前言MoldFlow流动分析能分析聚合物在模具中的流动，并且优化模腔的布局、材料的选择、填充和压实的工艺参数，获得最佳保压阶段设置，从而尽可能降低由保压引起的制品收缩、翘曲等质量缺陷。可以在产品允许的强度范围内和合理的充模情况下减少模腔的壁厚，把熔接线和困气定位于结构和外观允许的位置上，并且定义一个范围较宽的工艺条件而不必考虑生产车间条件的变化。MoldFlow能够对注射成型从塑件设计、模具设计到成型工艺提供全面和并行的解决方案。本文利用MoldFlow对显示器面板模具进行了CAE流动分析。2塑件结构分析与分型面选择本文分析的显示器面板是常见的各种触摸屏的一个壳体零件。塑件为一简洁的长方形，外形尺寸为29521019.5(mm)，制件壁厚2.5mm，制件不对称，下部边框宽度大于上部边框。背面有螺钉孔柱和加强筋，塑件右下侧壁有4个安图1(a)塑件3D图装键的孔，面板上有两个指示灯位置孔。由于显示器面板为外观构件，所以要求塑件表面平整、线条清晰、无划伤、无熔接痕、收缩痕、顶白变形等外观缺陷，安装配合尺寸准确。图1(b)塑件2D图根据该塑件的结构特点和塑料制品分型面的设计原则：模具的分型面选择在制品截面的最大处，并且便于塑件脱模，开模时塑件必须留在动模，外观不遭到损坏，有利于排气和模具的加工方便，所以选择在显示器面板底部为分型面。3建模与网格划分使用solidworks软件建立显示器面板制品三维模型，然后导人到molidflow中，对该模型进行网格划分及修改，根据网格边长为模型平均壁厚的1.52倍原则，选取网格边长值为5，并且对网格进行了纵横比等方面的修改，网格状态统计显示其符合合理的网格划分要求,确保后续分析的正确性，如图2所示。图2塑件网格划分4浇注系统设计方案浇注系统是熔体从注射机喷嘴进人模具型腔的通道。它的位置、尺寸、形状，直接左右塑件的内在质量与外观质量。如果设计不当，容易导致填充不良、熔接痕、气穴、变形、密度不均匀、内应力过大甚至于填充不足的弊病。根据塑件的结构特征，浇注系统设计了3种方案，考虑到制件的不对性，为了保征浇口进料平衡，宽框结构侧的流道直径为10mm，另一侧为8mm,如图3所示。借助模流分析软件Moldflow进行充填模拟，考察最佳设计方案。(a)方案1(b)方案2(c)方案3图3浇注系统设计方案5材料选择与工艺参数设定塑件原料选用采用CMOLDGenericEstimates公司的牌号为ABSGenericEstimates材料，ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。因为其强度高、耐腐蚀、耐高温，所以常被用于制造仪器的塑料外壳。其主要参数见表1和图4。表1ABS材料主要性能参数熔融温度转换温度最大熔融温度最大剪切速率最大剪应力2209732050000s-10.3Mpa图4材料PVT曲线图注塑机工艺参数设置为：模具表面温度选定为60，熔体温度230，充填控制自动，速度压力转换自动，注射压力为50Mpa。6分析结果浇口位置应有利于充模流动、排气和补料，塑料熔体能够均衡地填充到模具型腔的各处，减少熔接痕，增加熔接牢度，减少成型过程中产生的气穴，增加制件的强度。现主要从填充时问、熔接痕、气穴及锁模压力等方面的分析比较来优化浇口位置。6.1填充时间快速塑料填充时间的长短，直接影响着塑料充满时的速度。充模时，时间短，流速快，塑件表层附近可以得到高度取向，而内部却因为温度的下降比正常充模时慢得多，所以解取向能力增强，取向程度比表层附近降低。充模时间长，流速慢，熔体与流道和模腔表壁等的接触时间长，较多的热量会被模具带走，大分子松弛时间缩短，解取向能力下降，内部取向程度较充模时间短的情况下有一定的提高。由图5可知，方案1、2、3的填充时间分别为2.673s、2.346s、4.683s，2个方案由四个浇口同时进浇，都能较快地把型腔填充完全，这3个浇口位置都可以选择，但方案2相对时问较短，能较快地填充满整个型腔，从塑件的质量和生产效率来看，应优先选择方案2。方案1方案2方案3图5充填时间比较方案1 方案2 方案3图6气穴比较（图中圆圈所示）6.2气穴在成型过程中，由于在熔体前沿汇聚而空气围困在制件内部或模腔表层而形成气穴。气穴产生的原因有以下几种：由于挥发性气体的存在，在塑件内部生成了气泡；塑料流动性较差，部分地方未较快地填充，产生了气泡；由于塑件表层比中心冷却快，在塑件内部形成了真空气泡。这些气泡的产生，就形成了气穴，对塑件的强度和外观质量都有较大的影响。由图6可知，由于塑件的结构不是十分复杂，方案1、2、3的中，都只产生了少量的气穴，但比较3个方案之后发现，方案l中气穴相对较多，而方案2和方案3中的气穴差不多，相对较少，经过比较，应优先选择方案2或方案3。6.3熔接痕数量及分布在塑料熔体填充模腔时，两个或两个以上熔体前沿相遇融合时，形成熔接痕，一般情况下，熔体前沿的夹角小于135。，则形成熔接痕。如果熔接痕相遇时，其温度低于成型温度，则该熔接痕的质量较差。熔接痕是成型过程不可避免的现象，为了提高结构强度，改善塑件的外观质量，应尽可能地减少熔接痕数量，一些特殊情况下，可以通过改变熔接痕的位置来提高塑件质量。图7为不同浇口位置下产生的熔接痕。由于该塑件要具有一定的强度和刚度，分析熔接痕的数量及分布情况就显得尤为重要，应尽量使熔接痕处在比较好的位置，减少其对面板的质量影响。通过分析图7的3个方案中不同熔接痕的情况，方案l和方案2中的熔接痕数量相对较多，故应优先选择方案3。方案1方案2方案3图7熔接痕比较6.4锁模力曲线在注塑机注射过程中，由于模具内的熔胀力，模具分型面可能会分开，从而导致飞边的产生，因此必须为注塑机提供一个锁紧模具的力，这个力称为锁模力有了这个力就可以抵消熔料在型腔内所产生的熔胀力。通常在满足要求的前提下，锁模力应尽可能的小较小的锁模力不仅可以节约能源、降低成本，还可以延长注塑机及模具的使用寿命，同时，模具的自然排气也可以顺利进行，使模具的填充状态更加容易控制。图8为不同浇口情况下注塑机所需要的锁模力通过分析图8中3个曲线，发现方案2所需锁模力最小，大约为55t，约合44MPa；方案1的锁模力和方案3的锁模力都较小，根据锁模力分析，应优先选择方案1或方案3。图8 锁模力比较结语综合以上因素，比较可知方案3较1、2具有优势，为最佳的浇注系统。Moldflow是目前最主流的塑料注塑成型流动分析软件，它可以模拟整个注塑过程及这一过程对注塑成型产品的影响，其软件工具中融合了一整套设计原理可以评价和优化组合整个过程，可以在模具制造之前对塑料产品的设计、生产和质量进行优化，使模具设计师在设计阶段就找出未来产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率。本文通过对面板浇注系统的设计与仿真，找出最佳的流道系统，节省试模时间，节约模具设计成本，为企业提高生产效率，创造生产价值。参考文献1JayShoemakerMoldnOWDesignGuide2006冯爱国塑料成型技术M北京：化学工业出版社，20042单岩，王蓓，王刚Moldflow模具分析技术