毕业论文-奶粉勺子流道分析.doc

编号 毕业设计（论文）题 目:奶粉勺子流道分析学生姓名:学 号:院（系）:中德工程学院专业班级:模具设计与制造1413指导教师:职 称:2017年5月中文题目：奶粉勺子流道分析毕业设计（论文）共17页 图纸共0张完成日期：2017.5.4 答辩日期：2017.5.13摘 要本课题通过使用Moldflow软件，使用不同的方案来确定不同的点胶位置对奶粉勺子进行模流分析对产品的影响。在得出结论之后，以冷却流道的数量为研究对象，比较冷却流道的数量对产品的影响。关键词：模流分析；奶粉勺子；注塑工艺目 录前 言11 分析前的准备21.1 Mold flow软件的功能21.2 零件分析22 零件的导入33 网格的划分43.1 划分网格的操作步骤44 最佳浇口位置分析54.1 点浇口的位置和其具有的特点54.1.1 注塑机的选择54.2 浇口位置不同的比较54.2.1 充填时间分析比较54.2.2注射位置处压力XY图的比较64.2.3锁模力XY图的比较74.2.4充填分析结果参数94.2.5方案一充填阶段结果摘要104.2.6方案一工艺设置和工艺参数105 冷却系统115.1 冷却系统的作用115.2 冷却系统的设置115.3冷却系统的选择方案125.4冷却方案一、二的对比125.4.1方案一数据125.4.2方案二数据13总 结15致 谢16参考文献17苏州健雄职业技术学院毕业设计（论文）前 言时代在不断进步，在很久以前是没有塑料的，但我们现在的生活是离不开塑料产品的，我们用的杯子，脸盆，孩子的玩具，全部都是塑料产品,所以现在塑料产品对我们的生活的影响可想而知。为了达到社会的需求，我们做出先进的模具生产设备，合理的加工工艺，提高了生产效率，从而达到对社会的需求。本次设计的奶粉勺结构非常简单，它可以展现出我们生活中最普通的物品的注塑成型过程，帮助我们更好的认识注塑工艺。这就要求我们以最快的效率做出来，并且降低成本。其中MOLDFLOW的应用软件最具有代表性，如今我国现代的模具行业有了新的发展，整体结构上取得不少成绩。社会经济全球化不断发展，模具行业发展趋势主要向着大型、精密、复杂及高效长寿命快速方面发展。伴随着产品技术含量不断提高，模具向着信息化、数字化、精细化，自动化方面发展，模具企业向着技术集成化、设备精良化，产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。本论文通过采用Moldflow软件对它的浇注系统和浇口位置和冷却方式和工艺参数进行模拟分析，根据模拟分析的结果，预测出塑料件的充填、冷却的翘曲变形等从而确定出最佳的工艺方案。1 分析前的准备1.1 Mold flow软件的功能（1）优化塑料制品设计塑件的壁厚、浇口数量、位置及流道系统设计对于塑料制品的成败和质量关系重大。以往全凭制品设计人员的经验来设计，只能是既费力又费时，设计出的制品也达不到标准要求。利用Mold flow软件，可以快速地为我们提供更好的设计方案，设计出最优化的产品。（2）优化塑料模设计由于塑料制品的多样性、复杂性和设计人员经验的局限性，传统的模具设计往往要经过反复试模、修模才能成功。利用Mold flow软件，可以对型腔尺寸、浇口位置及尺寸、流道尺寸和冷却系统等进行优化设计，在计算机上进行试模、修模，可大大提高模具质量，减少试模次数。（3）优化注塑工艺参数由于经验的局限性，工程技术人员很难精确地设置制品最合理的加工参数，选择合适的塑料材料和确定最优的工艺方案。Mold flow软件可以帮助工程技术人员确定最佳的注射压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力和保压时间、冷却时间等，以注塑出最佳的塑料制品。1.2 零件分析如图1-1、1-2所示，奶粉勺子的结构简单，材料使用聚丙烯，进行大批量的生产，要求表面光滑平整无缺陷。 图1-1 二维图 图1-2 零件图 2 零件的导入新建工作目录“奶粉勺”。选中“勺子.stl”文件，将零件模型导入到工程项目中。如图2-1所示，模型导入如下图。 图2-1零件导入方式3 网格的划分3.1 划分网格的操作步骤点击任务窗口创建图标，工程管理窗口中的工具页面显示“生成网格”信息。单击立即划分网格，系统自动对模型进行划分和匹配。我们通过网格日志知道了网格的类型，全局网格边长等。点击工具栏的网格，下面的网格统计，如图3-2、3-3所示。图3-1网格图 图3-2网格数据4 最佳浇口位置分析4.1 点浇口的位置和其具有的特点我们选用的是一模两腔，并且使用点浇来注塑塑料。浇口选择的合理直接关系到塑料零件的好坏。浇口位置对溶体流动前面的形状和保压压力的效果起着很大的作用。确定浇口位置有很多的因素，包括零件的大小、形状、壁厚、尺寸精度、力学性能等很多因素。点浇口有很多的特点：浇口附近塑件变形小，去浇口容易，可自动拉断，有利于自动化操作。多型腔使用点浇口更加容易平衡浇注系统。但他的缺点是压力损失比较大，需提高注射压力，易造成分子高度定向，增加局部应力。点浇口适于成型低黏度塑料及黏度对剪切速率敏感的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、ABS等。4.1.1 注塑机的选择根据造出的模型，通过软件的计算得出V约为37.7982立方厘米。模具设计为一模两腔。所以加上浇注系统的凝料，总重G约为137.7982立方厘米。从MOLDFLOW软件中选择热塑性塑料注射成型机的注塑机。如表4-1：表4-1注塑机主要技术参数最大压力(mpa)螺杆增强比率注塑机最大锁模力(tonne)注塑机液压响应时间 （s）最大注塑机注射率 ( cm3/s)180107000.21980.025.0000E+0034.2 浇口位置不同的比较本次设计对不同位置的浇口来做比较，来论述浇口位置对于塑料零件的重要性。方案一是把浇口放在了零件的中心位置，方案二则把浇口位置放在了零件的两端，通过分析比较，由此来对比浇口位置的不同对于零件的重要性。4.2.1 充填时间分析比较对比图4-1和4-2可知，方案一中当浇口在零件中间时整个填充过程只用了0.98秒，方案二中当浇口在零件两端时整个填充过程用了1.431秒，浇口在零件中间时用的时间较少，所以，方案一要好于方案二。图4-1 方案一充填时间 图4-2 方案二充填时间4.2.2注射位置处压力XY图的比较通过注射位置处压力XY图可以容易的看到压力的变化情况，假如压力出现尖峰，说明制件没有达到很好的平衡充模。所以我用注射位置处压力XY图来比较方案一、方案二之间的好坏。方案一的图中压力并没有出现明显的尖峰，说明充模比较平衡，而方案二出现了明显的尖峰，说明没有平衡充模。所以方案一好于方案二。如图4-3和4-4。图4-3 方案一注射位置处压力图 图4-4方案二注射位置处压力图4.2.3锁模力XY图的比较锁模力是指注射时为克服型腔内熔体对模具的张开力，注射机施加给模具的锁紧力 。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的锁模力使模具不至于被撑开。所以我将方案一和方案二两个锁模力图来做比较，看看浇口对制件的重要性。从图中可以看出，方案一在4秒时压力就在增加，而方案二到7秒时才开始增压，而且方案一压力增加缓慢上升，明显比方案二要好。见图4-5,4-6。 图4-5方案一锁模力图4-6方案二锁模力综上所述，当方案一浇口位置在中间时，所花的时间是最少的，并且在压力和锁模力各个方面都是最好的，于是我们选择在中间的浇口。4.2.4充填分析结果参数在确定使用方案一之后，我们就对方案一的填充进行分析。填充分析数据结果见表4-2。表4-2 填充分析数据时间（s）体积（%）压力（Mpa）锁模力（tonne）流动速率（cm3/s）状态0.0705.240.550.005.68v0.1349.930.980.005.64v0.22116.501.510.005.64v0.28421.131.850.015.64v0.34725.772.180.025.64v0.41430.762.260.035.65v0.48335.872.940.045.65v0.51838.423.140.055.65v0.61645.583.660.085.66v0.68050.303.760.095.68v0.73854.514.210.115.67v0.77056.276.680.275.56v0.83559.8910.820.575.51v0.89863.6614.570.915.50v0.96268.0216.931.145.63v1.02672.5818.581.315.65v1.09477.3519.921.465.67v1.16782.5521.201.635.68v1.22186.4122.281.805.68v1.28290.7323.381.985.69v1.34795.3224.682.225.69v1.39098.2425.752.475.57v/p1.40198.8520.602.081.97p1.41299.2220.602.062.73p1.42799.6720.602.122.51p1.431100.0020.602.142.51已填充注：状态栏中，V=速度控制，P=压力控制，V/P=速度/压力切换通过以上数据的分析可以得出，整个产品在1.431秒时，全部填充完毕，锁模力也达到最高，流动速率也在缓慢下降。4.2.5方案一充填阶段结果摘要总体温度 - 最大值(在0.962 s)=219.1947 C总体温度 - 第 9个百分数 (在 0.770 s) = 219.0194 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在1.427s)=192.8960 C总体温度 - 最小值(在1.427 s)=159.6335 C剪切应力 - 最大值(在1.282 s) = 0.2031 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在1.347 s) = 0.1373 MPa剪切速率 - 最大值(在1.282 s) = 5970.9819 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数(在0.770 s) = 2953.4150 1/s4.2.6方案一工艺设置和工艺参数 注塑机参数： 最大注塑机锁模力 =7.0002E+003 tonne 最大注射压力=1.8000E+002 MPa 最大注塑机注射率=5.0000E+003 cm3/s 注塑机液压响应时间=1.0000E-002 s 充填时间=1.2822 s 自动计算已确定注射时间 射出体积确定 =自动 冷却时间 = 20.0000 s 速度/压力切换方式 = 自动 保压时间 = 10.0000 s5 冷却系统5.1 冷却系统的作用在注塑模中，模具的温度直接影响到制品的质量和生产制品的效率。我们为了保持产品的质量，通过温度调节，保持适当的模具温度，以减小制品的变形、增强制品223力学性能、改善制品的外观质量，提高制品尺寸精度。冷却系统是用来冷却塑件、液压油、浇注系统及模具的，冷却效果的好坏对成型效率和塑件的质量影响很大。他是一个封闭的循环系统，将冷却介质分配到各个独立的回路上并对其流量进行控制。因此，合理设计冷却系统，对模具的温度进行调节是整个系统中重要的一部分。通过分析模具冷却系统对模具和制品温度场的影响，优化冷却系统的布局，以达到使塑件快速、均衡冷却的目的，从而缩短注塑成型的冷却时间，提高生产效率，减少废品，增加经济效益。好的冷却系统是整个模具最重要的一个部分。5.2 冷却系统的设置在进行冷却系统的设计时，需要确定的参数有冷却的管道位置、冷却的管道数量、冷却管道的布局与连接、水管与制品间的距离等。首先先打开冷却回路向导，并设置布局，设置零件尺寸，x 90mm,y 69.67mm,z15mm,指定水管直径10mm,水管与零件间距离为25mm，水管与零件排列方式为以x轴为正方向，然后点击下一步。判断冷却系统的好与坏，要注意两方面，第一是要看零件注塑成型的冷却时间；第二是要看注塑零件的表面温度，这是至关重要的。如图5-1所示。图5-1冷却回路向导 在完成上述步骤之后，系统会跳出冷却回路向导，对管道的设计，我们设置管道数量为2，管道中心之间的距离为30mm，零件之外的距离为45mm，在完成数据的输入之后，单击完成摄创建回路。接着可以通过编辑入口的属性入口的属性修改冷却液和回路控制选项。最后点击完成，成功设置冷却管道。见图5-2图5-2管道设置5.3冷却系统的选择方案对冷却系统的点浇口，我使用了两个不同的冷却水道项目，通过比较和分析，以确订更好的冷却水路，并完成浇注系统的分析。5.4冷却方案一、二的对比在这次比较中，我分别使用两个管道数量和四个管道数量做分析，比较他们之间的不同，哪个方案最适合此次分析。方案一、方案二的参数对比图如下表5-1所示。方案水管直径水管与制品间距管道数量管道中心间距制品之外距离方案一102523045方案二1025430455.4.1方案一数据(1)温度总体温度 - 最大值 = 222.5779 C总体温度 - 第 95 个百分数 = 222.3601 C总体温度 - 第 5 个百分数 = 219.3310 C总体温度 - 最小值 = 218.7618 C总体温度 - 平均值 = 220.6151 C总体温度 - 标准差 = 1.0601 C（2）剪切应力剪切应力 - 最大值 = 0.1202 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.0375 MPa流道系统的充填阶段结束的结果摘要 :总体温度 - 最大值 = 217.1562 C总体温度 - 第 95 个百分数 = 214.1074 C总体温度 - 第 5 个百分数 = 192.9958 C总体温度 - 最小值 = 159.6889 C总体温度 - 平均值 = 221.7056 C总体温度 - 标准差 = 7.2531 C通过上面的数据可以看出，方案一的平均温度是220.6151,。5.4.2方案二数据（1）温度总体温度 - 最大值 =223.7826 C 总体温度 - 第 95 个百分数 =223.5517 C 总体温度 - 第 5 个百分数 =219.3755 C总体温度 - 最小值 =219.3713 C总体温度 - 平均值 =220.1258 C总体温度 - 标准差 =1.0601 C （2）剪切应力剪切应力 - 最大值 (在1.165 s)=0.1520 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在0.487 s)=0.0847 MPa 流道系统的充填阶段结束的结果摘要 : 主流道/流道/浇口总重量 =2.2499 g 总体温度 - 最大值 =222.9434 C 总体温度 - 第 95 个百分数 =222.6060 C 总体温度 - 第 5 个百分数 =220.3214 C 总体温度 - 最小值 =219.8805 C 总体温度 - 平均值 =200.1258 C 总体温度 - 标准差 =0.7621 C通过上面的数据可以看出，方案二的平均温度是200.1258度。经过上面两个方案数据的对比，当我们使用方案一的2个管道来冷却的时候的温度大于使用4个管道的时候，有更好的降温效果，对产品的成型有更好的帮助，所以通过比较得出，4个管道的冷却性能最好。总 结这次的毕业设计我选择了Moldflow这个课题。这个课题老师以前从来没有讲过，但是我还是毫不犹豫的选择了它。因为，我相信我能做好这个课题。事实也证明了我真的做好了！刚开始在浇口的最佳选择时，我不知道如何选择最佳浇口，想去问室友吧，可是我看到他们全在焦头烂额的做自己的课题时，我放下了求助他人的想法，然后通过书籍的查询，经过我的坚持不懈，终于学会了浇口位置最佳选择。双击填充，然后选择更多，里面就有浇口位置。果然，求人不如求己。当然，在设计这个课题的同时，我不仅运用了这学期自己所学的新知识，还用到了以前的知识。比如UG的3D绘图、如何导图。这既夯实了我这学期所学知识的基础，又让我对以往知识的运用更加熟练。写毕业设计的步骤分为以下几步，第一：要合理选择适合自己的题目类型，然后确定下自己的论文题目，然后根据题目确定本次论文的大纲。第二：可以在网上收集与论文相关的书写资料，除了网上还可以从书本中和一些别人撰写的论文中参考，有什么不懂得内容还可以询问老师和同学。当收集完资料后，将收集到的内容进行自己的整理，把自己需要的内容记录下来，要做到详略得当。第三：书写任务书，主要就是对零件成型的分析，合理分析零件的数据，将分析中出现的问题记录下来，随后将记录下来的问题进行分析。分析出问题，解决问题。第四：用文字的方式将分析的结果表达出来，好好的研究修改。最后对不满意的地方可以进行最后的调试，对论文的格式等都要有要求了。我的论文就是按这些步骤一步一步来完成的，只要功夫深，铁杵磨成针，没有不会的，只有你不想做的，只要你认真了，你会发现毕业设计也没什么难的，总结其实就是对设计过程的归纳，比如在自己的设计过程中涉及到的一些技术或知识；再比如设计所得出的结论；还比如我们在设计过程中得到的一些启发和所得到的进步，还有在设计的过程中遇到困难及解决方法。最后我想对大家说的是，刚开始觉得毕业设计对于我们来说很难，自己根本就不会也做不到，不过随着一步步自己毕业设计的完成，我觉得其实也也不是那么难的，只要我们找到了做这个事情的方法、掌握了做这个东西的精髓，做起来自然而然的就会得心应手的。所以，凡是不要只看表面，不要遇到事情就害怕，什么事都害怕不想做，如果这样的话永远都干不成大事。致 谢最让人抓不住的，就是时间。不管是谁，在时间面前，你都要低头。不知不觉，我的大学三年生活就这