ZUK Z1手机壳模流分析 一款手机壳模流分析【论文二维三维图纸】
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摘 要 本文先介绍 件 的主要特征及优点与作用， 对 1手机壳进行模流分析，通过 划分网格与浇口匹配特性来选择合适的浇口位置，并且通过分析模拟产品在生产过程中是否会在外观面出现熔接痕气穴等一系列的问题。文章对比两种不同的冷却水路排列方式，分析冷却回路压力以及热去除效率以此来选择合适的的冷却方案。 关键词：模流分析； 冷却方案 ；浇口位置 目 录 前 言 . 1 1 件介绍 . 2 要特征和优点 . 2 析功能简介 . 2 模流分析的 作用 . 2 2 零件工艺性分析 . 3 件图样与工艺性 . 3 件图 . 3 件工艺性 . 3 料 . 3 3 分析流程 . 4 建工程 . 4 入塑件 . 4 成网格 . 4 料设置 . 5 口位置 . 6 佳浇口位置 . 6 口匹配特性 . 7 . 7 4 单个零件分析 . 8 体温度 . 8 切速率、体积 . 8 填时间 . 9 穴 . 9 品一出二的选择 . 10 5 一模两腔分析 . 11 穴 . 11 体温度 . 11 切速率、体积 . 12 填时间 . 12 接线 . 13 模力 . 13 射位置压力 . 13 6 分析报告 . 15 射机要求 . 15 度 . 15 射设置 . 15 动结果 . 15 个零件流动分析 . 15 模两腔零件流动分析 . 15 却回路压力 . 15 路热去除效率 . 16 却分析报告 . 17 却 . 17 冷却液 . 18 型腔温度结果 . 19 终分析结果 . 19 总 结 . 20 致 谢 . 21 附 录 . 22 参考文献 . 23 1 前 言 近几年来，我 国计算机设计技术及制造技术在不断发展与进步，尤其在注塑模具中的应用越来越广泛。现如今，计算机辅助技术已开始广泛运用到塑料产品设计以及注塑模具设计的过程中。其 一种专业化的 件，在注塑模设计中有着重要的应用价值 。 据统计 2015 年模具产值达到了 2500 亿，这是国家制造业重要的一部分。现在制造行业发展迅速，为了适应大时代的需求 ， 就必须要学会使用软件来进行设计制造，以提高设计的效率。通过软件的分析我们可以 得到 理论上最 佳 的方案，以 此 得到质量较高的零件。 该软件的模拟仿真系统十分强大 ,可以让使用者 客观的了解关于熔接痕位置、困气、流动时间、压力和温度分布等准确信息。它不仅可以分析每一个制件，还可以分析各种方案，快速优化每一个方案。在分析完成之后，可以将分析结果通过网络与其它技术人员共享。本文就是通过软件分析得到最优的冷却方案以及浇口位置的选择。 2 1 件介绍 要特征和优点 该软件可以进行最佳 浇口 位置分析也可以自行选择 浇口 位置来进行选择，为我们提供了数据和图样上的参考，在浇口位置完成之后可以设置流道的样式以及尺寸通过分析得到的数据图样来选择不同的浇口， 以及流道方式，在确定流道后可以通过冷却系统 的分析 来对 设计 模具提供参考，以达到最佳的冷却方案。 可以分析验证模具的合理性对生产过程中会产生的一些问题比如熔接缝；气穴等等缺陷进行分析，以此来对产品结构进行优化，通过修改得到最佳的塑件 析功能简介 们可以通过该软件对塑件进行完整的分析，其中的材料选择十分重要，该功能可以为制造商提供在不同材料时的不同分析数据， 以此 为制造商在不同的需求下选择不同的材料 提供参考 ，以此来控制加工的成本，也可以分析得到需要 大概多大注射压力 的注塑机和需要注塑多长时间 。 模流分析的作用 1）验证模具的正确性与合理性； 2）对产品结构的优化与分析； 3 2 零件工艺性分析 件图样与工艺性 件图 现如今手机越来越多样化，相应的就产生了各式各样的手机壳，常见的材料有：硅胶 、硬塑 、 软塑 、 皮革等。如图 21塑料手机壳零件图。 图 1件 件工艺性 该零件采用注塑加工的方式进行加工，生产批量为大批量。 手机使用过程中会产生一定的热量，所以在选取材料的时 候要选取具有耐热性的材料，鉴于塑件使用直接接触人体所以选择无毒性耐热性能较好的材料。 料 塑件材料选用 由 混合物所产生的热塑性材料， 该材料具有抗冲击强度高，化学性能稳定耐惹等等一系列的优点，所以该材料现在广泛应用于汽车内饰以及手机保护壳和汽车保险杠，家用塑料产品和大灯等等一系列塑料产品上。 4 3 分析流程 建工程 打开 择文件中新建工程如图 3 图 3入塑件 鼠标左键选择菜 单栏中的导入选项，导入在三维软件中绘制完成的注塑件如图 3以导入零件。 图 3成网格 鼠标点击菜单栏中的创建网格，在子菜单中选择生成网格如图 3示，可以选择调整曲面上的全局边长大小来调整划分的网格的细密程度。划分完成后的零件图如图 3 5 图 3图 3料设置 在左侧任务栏中，有一个材料选择项，通过搜索找到我所需求的材料 择确定将该材料设置为我们所需要的材料如图 3示。 6 图 3口 位置 如图 3择浇口位置，点击确定，开始分析最佳浇口位置。 图 3口分析 佳浇口位置 根据 浇口位置的各项数据均较好。 7 图 3口匹配特性 浇口匹配特性表示浇口位置合理性的因子分布图，因子值越小，浇口位于这个位置的成型合理性 越高，由图可知蓝色位置浇口匹配特性最优。 图 3论 根据 浇口匹配特性的 分析与 析的最佳浇口位置基本相同，所以可以选择自动分析的浇口位置作为最终的浇口位置。 8 4 单个零件分析 体温度 总体温度是一个中间数据在注射时，是注塑件的平均温度，在注射时是液体流动的平均温度。温度分布应该均匀，防止引起翘曲。 由图 4知该塑件注射时总体温度在 226摄氏度左右温度较为平均 ,不易产生翘曲， 图 4 切速率、体积 实质上的整个截面的剪切速率和体积，是一个中间数据结果，模具设计者可以通过动画的形式查看随着时间变化而变化的剪切速率和体积。如果剪切速率和体积结果过大的时候，熔体会有可能发生降解缺陷。 根据图 4以产品不会发生降解缺陷。 9 图 4填时间 指塑料充填满 型 芯型腔所需要的时间。填充时间短了，产品密度小，易出现不满，或 满了但尺寸小，时间长了，则相反，还可能造成顶出困难。填充时间表达了熔体 的位置 跟随时间变化而变化， 根据图片可知熔体到达两端的时间基本为 图 4穴 在塑料熔料填充型腔的时候会有多股熔料前端包裹空穴或熔料填充至末端由于气体无法排除导致填充不完全所产生的现象叫作气穴。 10 气穴的产生主要会有三种情况，第一种是注塑工艺不当、第二种是模具缺陷、第三种就是注塑原料与注塑件的材料需求不符合。 减少气穴的方法一就是让塑料高温度融化，方法二是加入一些酒精，在高温下利用导流或者沿壁留下的方法就可以减少气穴。 由图可知该产品仅在两端处有少量气穴，并不影响产品外观面。 图 4品一出二的选择 通过实习了解到在实际的加工生产过程中极少数的选择一模多出， 一模多出可以提高效率，但同样的会带来成本的提高以及顶出机构排列不便，不便于模具的拆装等一系列的问题，所以选择常用的一模两腔。 选择一模两腔作为加工方式有以下优点： 1）可以极大的提升注塑产品的产能； 2）可以降低生产成本； 3）提高生产效率 4）塑件较小，可以顺利走胶改善塑件品质 11 5 一模两腔分析 穴 图 5由图 5 图 5模两腔气穴 体温度 温度分布应该均匀，防止引起翘曲，总体温度不应超过塑料降解温度。 由图可知产品最高温度 氏度最低温度 氏度。温差不超过 20 度不会引起翘曲。 图 5模两腔总体温度 12 切速率、体积 在一模两腔的状态下产品剪切速率依然无线趋向于 0， 由此可知产品不会发生降解缺陷。 图 5填时间 图 5填充时间表达了熔体跟随时间变化而变化，该零件如图 5效果较为理想。 13 接线 熔接缝就是融化的塑料在注射机的压力下进入到型腔中在不同的地方多股塑料没有完全的融合在一起导致产生的缝隙，熔接缝所在的地方塑件强度很差容易断裂 ,通过降低锁模力，方便排气。可以减少熔接缝的产生注射压力不应该过高过快，由图可知该零件只有一条熔接线 ，且位置处于内孔处不易断裂。 图 5腔溶接线 模力 模具的锁模力是指在注射的时侯为克服型腔体内熔体对模具所产生的涨力，而通过注射机施加给模具的力被称为锁紧力 。当融化的塑料以很高的高压注入时会相应的产生一个撑开模具的力量。因此注塑机的锁模部件必须提供足够的 锁模力 来保证模具不会被该力量撑开。 撑模的力量 =成品的开关模方向的投影面积模穴数模内压力 ： 1射位置压力 以观察伴随着时间的改变塑件的压力 的改变数值。该塑件在最高点是接近 40 14 图 5射位置压力 15 6 分析报告 射机要求 最大压力 : 杆增强比率 : 塑机响应时间 : s 注塑机最大锁模力 : 度 熔体温度 : 模具型腔侧温度 : 模具型芯侧温度 : 射设置 注射控制方法 : 注射时间 注射时间 : s 名义流动速率 : (s) ( 却时间 : s 动结果 个零件流动分析 零件和冷流道的总体积 : 切换压力 : 一模两腔零件流动分析 零件和冷流道总体积 : 切换压力 : 却回路压力 16 方案一 如图 60，水管与零件件距离 25，管道数量 5，管道中心间距 30， 零件之外的距离为 120的一模两腔回路压力分析图。 图 6却回路压力 方案二 图 6水管直径 15， 水管与零件件距离 15，管道数量 6，管道中心间距25，零件之外的 距离 120 的，一模两腔冷却回路压力图。 图 6却回路压力 方案一回路压力最大为 案二的效果较好。 路热去除效率 17 方案一 图 6水管直径 10， 水管与零件件距离 25， 管道数量 5， 管道中心间距30， 零件之外的距离 120，的回路热去除效率图。 图 6路热去除效率 方案二 图 6水管直径 15， 水管与零件件距离 15， 管道数量 6， 管道中心间距25， 零件之外的距离 120 的回路热去除效率图。 图 6路热去除 效率 根据方案一和方案二的图片对比在方案一中产品热去除效率并没有方案二的效果优异。 却分析报告 却 网格类型 = 双层面 节点数 = 4680 18 柱体单元数 = 319 三角形单元数 = 8744 四面体单元数 = 0 计算几何体影响的方法 = 理想 冷却分析类型 = 手工 零件单元总数 = 8847 流道单元总数 = 103 模具单元总数 = 564 回路单元总数 = 216 零件末端的坐标 : X Y Z 最大值 小值 向 具末端的坐标 : X Y Z 中心 角 角 口 流动速率 雷诺数 压力降 泵送 节点 进 /出 范围 超 功率超过 回路 回路 ( ( ( 31169 31278 冷却液 入口 冷却液温度 冷却液温度升高 热量排除 节点 范围 通过回路 通过回路 31169 19 31278 型腔温度结果 零件表面温度 - 最大值 = 零件表面温度 - 最小值 = 零件表面温度 - 平均值 = 型腔表面温度 - 最大值 = 型腔表面温度 - 最小值 = 型腔表面温度 - 平均值 = 平均模具外部温度 = 通过外边界的热量排除 = 期时间 = s 最高温度 = 最低温度 = 终分析结果 浇口位置选择在浇口分析的位置，使得充填到两端的时间机泵相同。 零件表面最大温度 45,4026 差较小不易产生扭曲变形。 冷却方案选择： 方案二 水管直径 15 水管与零件件距离 15 管道数量 6 管道中心间距25 零件之外的距离 120。 这一套方案可以使得模具冷却效率更高更快 ， 以此来提升生产效率，延长模具的使用寿命，降低成本。 20 总 结 在大学的学习生涯中，毕业设计是一个十分重要 的环节，是我们正式步入社会参加工作前的一次考校，毕业设计是对我们三年以来学习的总结与提高。 通过模流分析软件对零件的最佳浇口位置进行了确定，为模具结构设计提供了参考。通过冷却分析可以发现冷却系统布置是否合理，以及冷却效果的优劣，对流道系统以及冷却系统进行合理的选择与优化。可以确定注射压力、锁模力、冷却回路压力、熔体温度、保压时间等，以获得的最优的注塑产品。在实际生产中还可以将冷却液温度输入到软件中进行冷却效果分析。因为初次接触模流分析软件，对注塑的工艺的了解也不是十分充足，有许多的方面做得不足。这就要求我在 之后的工作过程中不断地学习。 毕业设计历时两月，从最初的无从下手，到慢慢进入状态，再到完成，回想这段时间的整个过程很难用言语形容，通过这次的毕业设计我拥有了无数难忘的回忆与收获，让我学到了新知识，也让我明白毕业后仍要不断的充实自己。脚踏实地的学习态度是我这两个月来最大的收获。 21 致 谢 三年的学习生涯就这样要结束了，心中有许多的话想说但有不知从何说起。 首先要感谢我的指导老师 周晓刚老师 。做毕业设计的时候遇到了许多的问题，在老师帮助下一一的解决了， 从论文前的开题报告到任务书再到 论文后期的格式调整周老师都给了我许多的建议和意见，即使下班后老师也利用自己的私人时间为我指导毕业论文，在此向老师致以最真挚的谢意。 其次要感谢三年中教导过我的每一位老师，感谢你们这三年来的教诲。 同时也要感谢和我一起度过这三年的同学们 ，你们是我三年的学习生涯中不可或缺的一部分，为我留下了无数美好的回忆。 祝愿即将和我一起走向社会的同学们找到心仪的工作， 完成自己最初的梦想，永不言弃。 22 附 录 附录 23 参考文献 1 刘琼 . 塑料注塑 . 北京 :机械工业出版社， 2008
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