开题报告-MoldFlow分析功能中热流道的设计与优化.docx

武汉轻工大学毕业设计（论文）开题报告2015届毕业设计（论文）题目：MoldFlow分析功能中热流道的设计与优化 院（系）：机械工程学院专业名称：材料成型及控制工程学生姓名：学生学号：指导老师：武汉轻工大学毕业设计（论文）学生开题报告课题名称MoldFlow分析功能中热流道的设计与优化 课题类型课题来源纵向导师学生姓名一、 课题的意义和研究的必要性1课题的意义热流道（HRS）也称热水口，即把固化的水口变成熔融的水口，其组成比较简单，主要包括分流板、热咀、温控器等。其中，分流板按形状可分为工形、X形、Y型、T形、口形及其它特殊形状；热咀按形状可分为大水口、尖咀、针阀咀；温控器按温控方式可分为表芯式、插卡式以及电脑集中控制式。在注塑加工中，热流道与模具配合使用，并扮演着非常重要的角色。例如，在超薄件的注塑生产中（如手机电池盖），通过使用热流道能够很轻松地生产出高精度、高质量的产品；对于流动性差的注塑原料，通过使用热流道能明显改善原料的流动性，保证注塑生产顺利进行；对于一些大型注塑件，如汽车的保险杠和门板、电视机后壳、空调外壳等，通过使用热流道，使非常困难的注塑成型变得相对简单化。在多型腔的模具注塑中，缺乏热流道根本就无法成型。可以说，热流道是保证流道平衡的最好技术。由于塑胶在流道里存在剪切力，无论模具具有多合理的几何平衡，所成型出来的产品重量也很难一致，特别是对于多型腔的模具而言，如果不使用热流道，所成型出来的产品的外侧就会比内侧轻。对于塑料加工商来说，只要有一定批量的注塑生产，使用热流道是相当经济的。这是因为，热流道帮助企业在注塑生产中消灭了水口。多数情况下，水口不可能被回用。有时，水口的重量与产品的重量几乎差不多，如果采用传统的水口注塑方式，就意味着所浪费掉的原料与产品所使用的原料一样多。以此推算，使用热流道后，可以节约30%50%的原料。另外，热流道还有助于减少模具的磨损，延长模具的寿命。一般情况下，热流道模具的使用寿命是细水口模具的2倍。2.研究的必要作为一项先进的注塑加工技术，热流道技术在欧美国家的普及使用可以追溯到上个世纪的中期甚至更早，早在1940年12月，E.R.Knowles就取得了热流道技术的专利权。而在中国，这一技术的真正推广应用不过是近几年发生的事情。随着热流道技术的日渐推广应用，热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。由于上面讲到的采用热流道技术模具的诸多优点，因此，热流道技术的应用在国外发展较快，许多塑料模具厂所生产的模具50%以上采用的热流道技术，甚至80%以上，效果十分明显。热流道在国内也已用于生产，但总体不足10%，这个差距相当巨大，这意味着这个行业有着相当大的市场空间存在。热流道技术在中国的逐渐推广，这在很大程度上是由于中国模具向欧美公司的出口量快速发展带来的。在欧美国家，注塑生产已经相当的依赖于热流道技术。可以这样说，基本上没有使用热流道技术的模具已经很难出口，这也造成了很多模具厂家对于热流道技术的意识上的转变。但是由于很多外国进口的热流道系统价格比较贵，国内很大一部分厂家接受不了，所以就出现了一些国产的商品化的热流道系统元件。这对于热流道技术在中国的推广有很大的好处。不过虽然热流道技术已经开始推广，有的厂采用率达20%以上，一般采用内热式或外热式热流道装置，少数单位采用具有世界先进水平的高难度针阀式热流道装置，但总体上热流道的采用率达不到10%，与国外的5080%相比，还是远远不够的。最近几年里，世界著名的热流道技术供应商们接二连三以各种形式进驻中国市场，或建立生产基地，或寻找代理，或设立办事处，或建立子公司，应该说，这个潮流对中国的模具行业技术的快速提升起到了巨大的作用。这一潮流中，无疑是近水楼台的韩国企业动手最早，韩国的Yudo（柳道）、SINO（R）（先锐）等品牌在中国均具备了相当的影响力；另有总部位于荷兰的Synventive（圣万提）和加拿大的Mold Masters（马斯特）分别在苏州和昆山建立的工厂也将先后投产；北美注塑工业巨人Husky（赫斯基）多年来始终致力于热流道技术在中国的普及推广工作，其独资建立的亚洲运营中心赫斯基上海技术中心也拥有强大的热流道提供能力；与此同时，中国大量的新兴民营企业也认识到这一领域的无限商机，纷纷建立热流道生产企业，这对于降低热流道技术的使用成本和其推广应用都具有十分重要的意义，但总体来说，中国本土企业能够提供的技术大多仍较为初级，选择空间小、质量不稳定、维护周期短的问题的出现往往会影响到下游企业的对其产品的信任度。热流道技术广泛应用是塑料模具的一大变革。在注塑成型方面，其拥有相当多的无可比拟的优势，可以这样说，随着其技术的进一步发展成熟和制造成本的的降低，热流道技术将越来越显现其巨大的优势。制订热流道元器件的国家标准，积极生产价廉高质量的元器件，做好热流道技术的宣传推广，是发展热流道模具的关键。二、 课题资料及相关知识的准备CAE技术的基本方法，就是将某一项设计或者加工作为初值，然后通过计算机利用预先规定的算法对具备这一特点的设计进行模拟或描述。经过计算机的快速运算，对输入条件和模拟的模型进行评估，并确定修正措施，进行修改。上述过程反复进行，直到取得一个成功的设计方案。注塑成型时，塑料在型腔中的流动和成型，与材料的性能、塑件的形状尺寸、成型温度、成型速度、成型压力、成型时间、模腔表面情况和模具设计等一系列因素有关。因此，针对形状复杂、质量和精度要求较高的塑件，特别是新产品试制，对于一个具有丰富经验的工艺和模具设计人员来讲，也很难保证第一次设计出来的模具就能生产出合格的产品。生产实际表明在试制过程中，常常需要经过反复调试和修改模具，有时甚至还需要在总结试验数据的基础上重新进行模具设计。这样势必会使新产品的试制费用加大，试制周期延长，增加产品成本，影响产品的更新换代。而应用了CAE技术，可以使新设计的塑件和模具一次试模成功率最大，解决诸如浇口尺寸与位置不当、填充不均、塑件翘睦变形，尺寸不稳定和模具加工周期长等问题，并降低加工成本。查阅相关资料，进行MoldFlow软件知识技能培训。通过计算，运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等，使用AutoCAD和Pro/e绘图软件对设计的模具进行绘图，利用三维图装配图检查模具零件的可装配性。三、 课题的目的和要求 本课题研究注塑模CAE软件Moldflow在注塑模具设计中的应用并应用它进行的注塑过程充填模拟，在模拟过程中分析了各种注塑工艺参数如压力、温度、时间等，以及塑件几何形状对熔体流动性的影响。在应用实例中以Moldflow作为工具，以螺母为例，模拟了不同塑件尺寸的单点浇口模具的流动过程，得到了热流道与普通浇注系统下ABS的流程，并以此作为选用热流道的依据。 要求使用MoldFlow软件对盖型塑料螺母进行模拟，以注塑模具中的热流道为例，并进行优化选择。 图1四、 设计的思路与预期效果1、设计思路对零件进行工艺性分析设计；模具设计；成型工艺参数设定；模拟结果与分析；热流道优化设计2、分析零件产品的结构工艺性零件为盖型塑料螺母，即为六角螺母和一圆台连接体，材料为ABS,尺寸为M16，质量为2g左右，收缩率取平均值0.5%，该制品生产批量大，尺寸小，为节省材料和能源，型腔布局采用一模6腔布局，热流道浇注系统，产品外表面不允许有飞边。3、工艺模具设计（1）浇口位置及分型面的选择（2）型腔、型芯结构设计（3）脱模机构设计（4）冷却水道设计（5）热流道设计（6）模架选择4、设计的预期效果热流道模具比传统模具多了两块模板，及热流道板和喷嘴板。热流道系统能正常发挥作用。保持了塑料熔融状态，改善材料流动性，提高塑件质量，节约浇注系统凝料，缩短成型周期。五、 设计时间安排2015.03.232014.04.03 完成文献综述、外文文献的翻译以及开题报告2015.04.062015.04.17 分析零件，确定模具结构，制定注射成型工艺参数。2015.04.202015.04.30 进行模具设计，绘制零件图及装配图。2015.05.042015.05.15 学习CAE分析软件，并结合设计的模具进行工艺分析，并对预定的工艺参数反复修正2015.05.172015.05.29 运用CAM 软件对关键零件进行模拟制造，制定加工步骤，提交论文初稿。2015.06.012015.06.07 检查论文、图纸等材料，根据修改意见，完善相关材料，提交毕业设计全部材料终稿。六、 参考文献1 甄瑞麟主编，模具制造工艺学，北京：清华大学出版社，2004年；2 GUO Wei, MAO Hua-jie, LI Bei, GUO Xiang-yu. Influence of processing parameters on molding process in microcellular injection moldingJ. Procedia Engineering, 2014(81):670-675.3 曾光延等主编，材料成型加工工艺，北京：化学工业出版社，2001年；4 Xuan-phuong Dang. General frameworks for optimization of plastic injection molding process parametersJ.Simulation Modelling Practice and Theory,2014(41):15-27.5 李海梅，刘永志，申长雨.注塑件翘曲变形的CAE研究J.中国塑料，2003,17（3）：53-58.6 陈艳霞，陈如香，吴盛金.Moldflow完全自学与速查手册M. 北京：电子工业出版社，2012.7 齐克敏主编，金属塑性加工学，北京：治金工业出版社，2004年；8 任双宁.注塑件翘曲变形及优化设计D. 南京：南京航空航天大学，20119 王洋，王振伟，王伟军.叶轮注塑成型模拟及工艺参数优化J.排灌机械工程学报，2013,31（9）：747-751.10 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计M. 北京：高等教育出版社，2010.11 丁建波，曹将栋.基于Moldflow的复杂产品注塑成型数值模拟J.包装工程，2013,42（1）：97-10012 凃恒强，辛勇.汽车后灯壳翘曲分析与模具反变形技术研究J.中国塑料，2012,26（12）：81-86. 13覃巳芝，冯义胜，李兴浩.基于Moldflow与正交试验的平板薄壁塑件注塑工艺参数设计J.塑料，2013,42（4）：57-60.14 Yang M, Ma J, Niu Z W, Dong X, Xu H F, Men