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积木
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健雄
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拼插积木Moldflow分析（健雄）,积木,Moldflow,分析,健雄
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中文题目：拼插积木Moldflow分析 毕业设计（论文）共 27页 图纸共 1 张 完成日期 答辩日期 摘 要对一种拼插积木进行了注射分析和模具设计，通过分析软件Moldflow，对充填时间、注射压力、气穴、熔接痕和翘曲变形量进行了模拟分析，进而优化了设计方案。减少开发时间和开发成本。关键词：模具设计；模流分析；熔接痕目 录前 言11 塑件结构分析与材料的选择21.1塑件结构21.1.1 塑件结构图样21.1.2 塑件的详细数据21.1.3塑件细节31.2塑件的材料特性31.2.1 物理性能31.2.2力学性能31.2.3热性能41.3材料数据42浇口位置的选择72.1浇注点72.1.1 方案一72.1.2 方案二102.2充填结果比较122.2.1 方案一132.1.2 方案二133 流道系统的构建153.1 流道创建153.2 流道系统充填过程摘要153.2.1方案一153.2.2方案二163.3 流道系统充填结果摘要163.3.1 方案一163.3.2 方案二184冷却分析214.1水路创建214.1.1 水路214.2创建步骤225充填对比235.1 方案一235. 2 方案二235.3结论23总 结24致 谢25附 录26参考文献27苏州健雄职业技术学院毕业设计（论文）前 言模具是制造业的一种基本工艺装备，它能通过控制和限制固态或液态材料的流动，使原材料形成所需要的形体。用模具制造零件具有效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低等优点所以被广泛应用于制造业中。我本次使用的Moldflow仿真软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助我们来验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。该软件能够使我们通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。能为我们的设计方案进行仿真模拟从而优化设计方案。 1 塑件结构分析与材料的选择1.1塑件结构1.1.1 塑件结构图样图1-1 积木立体图1.1.2 塑件的详细数据图1-2 积木草图 1.1.3塑件细节图1-3 积木网格划分 网格类型 = 双层面 网格匹配百分比 = 89.9 % 相互网格匹配百分比 = 87.6 % 节点总数 = 4544 注射位置节点总数 = 1 注射位置节点标签是: 308461.2塑件的材料特性聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。按甲基排列位置分为等规聚丙烯、无规聚丙烯和间规聚丙烯三种。1.2.1 物理性能聚丙烯是一种无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%，分子量约8万一15万。成型性好，但因收缩率大(为1%2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制品表面光泽好。1.2.2力学性能聚丙烯因为结晶度高，结构规整，所以具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。1.2.3热性能聚丙烯具有良好的耐热性，制品能在100以上温度进行消毒灭菌，在不受外力的条件下，150也不变形。脆化温度为-35，在低于-35会发生脆化，耐寒性不如聚乙烯。对于聚丙烯玻璃化温度的报道值有一18qC, 0qC, 5等，这也是由于人们采用不同试样，其中所含晶相与无定形相的比例不同，使分子链中无定形部分链长不同所致。1.3材料数据pvT 模型: 两域修正 Tait系数: b5 = 443.1500 K b6 = 1.1200E-007 K/Pa 液体阶段 固体阶段 b1m = 0.0013 b1s = 0.0012 m3/kg b2m = 1.0370E-006 b2s = 3.6310E-007 m3/kg-K b3m = 8.4852E+007 b3s = 2.0838E+008 Pa b4m = 0.0063 b4s = 0.0024 1/K b7 = 0.0001 m3/kg b8 = 0.0578 1/K b9 = 1.1460E-008 1/Pa 比热: 表格化数据: 表1-1 材料比热温度T(K)比热Cp(J/kg-K)305.15001786.0000347.15002130.0000381.15002531.0000392.15003033.0000395.15003704.0000399.15001.1723E+004402.15001.9706E+004404.15005834.0000温度T(K)比热Cp(J/kg-K)407.15002614.0000415.15002547.0000436.15002622.0000533.15002887.0000 热传导率: 表格化数据: 表1-2 材料比热温度T(K)热传导率K(W/m-K)309.95000.1889319.95000.1898339.95000.1915360.15000.1901380.35000.1894400.65000.1886439.65000.1717458.85000.1731478.55000.1726498.65000.1726518.95000.1759539.15000.1752 粘度模型: Cross-WLF 系数: n = 0.3083 TAUS = 1.6834E+004 Pa D1 = 6.7267E+013 Pa-s D2 = 263.1500 K D3 = 0.0000 K/Pa A1 = 30.4410 A2T = 51.6000 K 转换温度 = 131.0000 C 接合点损失法方程: DPe = c1 * TAUWc2 其中c1 = 0.0035 Pa(1-c2) c2 = 1.7000 机械属性数据: E1 = 1574.7700 MPa E2 = 1530.8600 MPa v12 = 0.3580 v23 = 0.4400 G12 = 523.9000 MPa 热膨胀(CTE)数据的 横向各向同性系数: Alpha1 = 0.0001 1/C Alpha2 = 0.0002 1/C 没有 CRIMS 的残余应力模型2浇口位置的选择浇口位置的选择直接关系到熔体在型腔内的流动，是决定产品质量的最重要因素之一，因此确定合理的浇口位置是合格产品的必要条件。使用“浇口位置分析”是为了从几何角度确定一个较为理想的浇口位置范围。但这只是一个参考，并不能起到决定性作用。因为浇口位置的确定还要考虑到很多其它因素。2.1浇注点2.1.1 方案一图2-1 方案一浇点位置图填充分析充填阶段: 状态: V = 速度控制 P = 压力控制 V/P = 速度/压力切换表2-1 充填状态时间 (s)体积 (%)压力(MPa)锁模力 (tonne)流动速率 (cm3/s)状态0.0154.083.000.027.02V0.0308.614.420.056.95V0.04613.505.460.107.13V0.06118.096.300.157.15V0.07622.997.140.227.18V 时间(s)体积 (%)压力(MPa)锁模力 (tonne)流动速率 (cm3/s)状态0.09027.327.730.277.19V0.10632.408.390.347.20V0.12036.838.910.407.23V0.13641.609.400.467.22V0.15146.419.850.537.24V0.16751.4510.300.597.25V0.18155.6410.680.657.25V0.19560.1911.060.717.26V0.21365.8311.540.797.26V0.22770.1911.910.857.26V0.24074.1412.270.927.27V0.25578.8312.831.027.27V0.27183.6813.571.177.28V0.28788.4814.581.397.28V0.30192.7716.041.747.28V0.31596.6818.732.417.28V0.32398.8320.632.857.10V/P0.32799.6718.922.883.23P0.328100.0018.612.893.23已填充 充填阶段结果摘要 : 最大注射压力 (在0.3229s) = 20.6305 MPa充填阶段结束的结果摘要 :图2-2 方案一充填结果图 充填结束时间 = 0.3278 s 总重量(零件 + 流道) = 1.7364 g 最大锁模力 - 在充填期间 = 2.8888 tonne 推荐的螺杆速度曲线(相对):表2-2 螺杆速度%射出体积%流动速率0.000013.663710.000030.051920.000044.784130.000062.197240.000081.404750.000096.102060.0000100.000070.000089.676580.000072.156990.000040.7044100.000013.26292.1.2 方案二图2-3 方案二浇点位置图充填分析充填阶段: 状态: V = 速度控制 P = 压力控制 V/P = 速度/压力切换表2-3 充填状态时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.0154.422.770.017.05V0.0309.174.010.036.97V0.04513.645.810.067.00V0.06118.407.200.117.12V0.07522.918.290.167.11V0.09027.519.250.217.13V0.10632.4410.080.277.18V0.12136.9810.920.347.18V0.13641.7311.950.437.16V0.15146.1113.370.577.17V0.16650.6014.630.717.13V0.18155.1916.150.897.20V0.19659.8817.231.047.22V0.21164.2918.211.197.22V时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态 0.22568.7119.301.367.23V 0.24173.4020.631.587.22V0.25677.7622.911.977.24V0.27182.2724.312.247.26V0.28686.9425.472.477.28V0.30191.4026.592.697.29V0.31595.6627.982.987.28V0.32598.4430.583.607.17V/P0.33099.5227.603.493.80P0.33399.8925.763.382.50P0.334100.0025.483.372.50已填充 充填阶段结果摘要 :最大注射压力 (在0.3252s) = 30.5823 MPa充填阶段结束的结果摘要 :图2-4 方案二充填结果图 充填结束时间 = 0.3336 s 总重量(零件 + 流道) = 1.7389 g 最大锁模力 - 在充填期间 = 3.6048 tonne 推荐的螺杆速度曲线(相对):表2-4螺杆速度%射出体积%流动速率0.000036.8740%射出体积%流动速率10.000054.835620.000072.365430.0000100.000040.000091.675550.000082.528260.000092.288270.000081.879680.000079.175690.000083.7956100.000031.56612.2充填结果比较图2-5 方案一XY图图2-1 方案二XY图2.2.1 方案一 总体温度 - 最大值 = 219.6817 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 212.2055 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 168.1793 C 总体温度 - 最小值 = 149.7005 C 总体温度 - 平均值 = 186.4419 C 总体温度 - 标准差 = 13.5732 C 剪切应力 - 最大值 = 0.2348 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.1291 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0584 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0359 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.4412 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.3209 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.1013 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.2318 冻结层因子 - 标准差 = 0.0661 剪切速率 - 最大值 = 6550.7422 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 1208.9164 1/s 剪切速率 - 平均值 = 250.5766 1/s 剪切速率 - 标准差 = 508.3740 1/s2.1.2 方案二 总体温度 - 最大值 = 220.3509 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 211.2053 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 156.8473 C 总体温度 - 最小值 = 138.4826 C 总体温度 - 平均值 = 184.7913 C 总体温度 - 标准差 = 15.6706 C 剪切应力 - 最大值 = 0.2082 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.1280 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0711 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0375 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.6295 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.3989 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.1060 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.2377 冻结层因子 - 标准差 = 0.0846 剪切速率 - 最大值 = 6867.5664 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 1210.1982 1/s 剪切速率 - 平均值 = 359.9854 1/s 剪切速率 - 标准差 = 547.3615 1/s3 流道系统的构建流道系统分为主流道、分流道和浇口，是熔体流经的通道。流道系统创建的合理与否对制件质量有很大影响。 本次拼插积木模具设计为一模两腔。主流道在中间，经分流道，通过点浇口进入型腔。3.1 流道创建其中一模两腔是通过手动镜像创建的。流道则是先创建节点，由节点创建线，再对线进行属性定义，设定属性和几何尺寸，最后划分网格得到如图3-1图3-1方案一流道位置图图3-2方案二流道位置图3.2 流道系统充填过程摘要3.2.1方案一总体温度 - 最大值 (在0.591 s) = 224.0438 C总体温度 - 第 95 个百分数 (在0.591 s) = 223.9043 C总体温度 - 第 5 个百分数 (在0.251 s) = 219.9130 C总体温度 - 最小值 (在0.251 s) = 219.9130 C剪切应力 - 最大值 (在0.551 s) = 0.1554 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在0.251 s) = 0.0960 MPa剪切速率 - 最大值 (在0.551 s) = 8088.1226 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 (在0.551 s) = 2092.2903 1/s3.2.2方案二总体温度 - 最大值 (在0.588 s) = 222.3897 C总体温度 - 第 95 个百分数 (在0.274 s) = 219.9303 C总体温度 - 第 5 个百分数 (在0.626 s) = 156.8144 C总体温度 - 最小值(在0.626 s) = 138.4676 C剪切应力 - 最大值 (在0.576 s) = 0.2876 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在0.274 s) = 0.1777 MPa剪切速率 - 最大值 (在0.385 s) = 2.8288E+004 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 (在0.274 s) = 1.5101E+004 1/s3.3 流道系统充填结果摘要3.3.1 方案一 总体温度：图3-3总体温度图 主流道/流道/浇口总重量 = 1.5001 g 总体温度 - 最大值 = 223.1863 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 223.0574 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 221.9609 C 总体温度 - 最小值 = 221.4482 C 总体温度 - 平均值 = 222.2522 C 总体温度 - 标准差 = 0.4160 C 剪切应力：图3-4剪切应力图 剪切应力 - 最大值 = 0.1033 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.0626 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0385 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0163 MPa 冻结层因子：图3-5冻结层因子图 冻结层因子 - 最大值 = 0.1449 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.1430 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0887 冻结层因子 - 最小值 = 0.0616 冻结层因子 - 平均值 = 0.1087 冻结层因子 - 标准差 = 0.0179 剪切速率：图3-6剪切速率图 剪切速率 - 最大值 = 2123.6267 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 591.9053 1/s 剪切速率 - 平均值 = 215.1561 1/s 剪切速率 - 标准差 = 231.7699 1/s3.3.2 方案二 总体温度：图3-7总体温度图主流道/流道/浇口总重量 = 1.4858 g总体温度 - 最大值 = 223.7672 C总体温度 - 第 95 个百分数 = 223.5689 C总体温度 - 第 5 个百分数 = 222.9728 C总体温度 - 最小值 = 222.3305 C总体温度 - 平均值 = 223.1736 C总体温度 - 标准差 = 0.2161 C剪切应力：图3-8剪切应力图剪切应力 - 最大值 = 0.1007 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.0607 MPa剪切应力 - 平均值 = 0.0314 MPa剪切应力 - 标准差 = 0.0132 MPa冻结层因：图3-9冻结层因子图冻结层因子 - 最大值 = 0.1194冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.1189冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0903冻结层因子 - 最小值 = 0.0642冻结层因子 - 平均值 = 0.1021冻结层因子 - 标准差 = 0.0106剪切速率：图3-10剪切速率图剪切速率 - 最大值 = 2025.6293 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 = 542.0113 1/s剪切速率 - 平均值 = 143.5082 1/s剪切速率 - 标准差 = 200.3745 1/s4冷却分析在模具的设计中拥有一个良好的冷却系统可以缩短制件冷却时间，提高生产率；还可以均匀冷却制件，降低制件的内部残余应力，保持尺寸稳定，提高产品质量。4.1水路创建水路的创建与流道创建类似，都是创建节点然后连线，定义属性设定尺寸后再划分网格就好了。同时，水路设计时，还要定义进水口，并且可以设定水温、雷诺数等相关参数。4.1.1 水路图4-1 方案一水路图图4-2 方案二水路图4.2创建步骤Moldflow拥有自动排布冷却水路的功能。首先打开菜单栏创建冷却回路，冷却管道与X轴平行，点击下一步出现图4-2，输入管道的数量2.点击完成创建冷却回路。图4-2 “冷却回路向导”对话框第二页5充填对比5.1 方案一总体温度 - 最大值 (在0.588 s) = 222.3897 C总体温度 - 第 95 个百分数 (在0.274 s) = 219.9303 C总体温度 - 第 5 个百分数 (在0.626 s) = 156.8144 C总体温度 - 最小值 (在0.626 s) = 138.4676 C剪切应力 - 最大值 (在0.576 s) = 0.2876 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在0.274 s) = 0.1777 MPa剪切速率 - 最大值 (在0.385 s) = 2.8288E+004 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 (在0.274 s) = 1.5101E+004 1/s5. 2 方案二总体温度 - 最大值 (在0.591 s) = 221.1063 C总体温度 - 第 95 个百分数 (在0.276 s) = 219.9239 C总体温度 - 第 5 个百分数 (在0.615 s) = 168.0345 C总体温度 - 最小值 (在0.615 s) = 149.6626 C剪切应力 - 最大值 (在0.591 s) = 0.2850 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在0.591 s)= 0.1652 MPa剪切速率 - 最大值 (在0.591 s) = 2.6579E+004 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 (在0.276 s) = 9863.5879 1/s5.3结论通过Moldflow对零件的充填模拟结果的对比方案一要优于方案二，所以选择方案一。总 结Moldflow是一种具有注塑成型仿真工具的软件，能够帮助我们验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。能够通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。从薄壁零件到厚壁、坚固的零件， Moldflow的几何图
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