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光盘
驱动
塑料
外壳
分析
论文
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光盘驱动塑料外壳的模流分析(论文),光盘,驱动,塑料,外壳,分析,论文
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1摘要本次课题模流分析主要说明了光盘驱动塑料外壳模具在注塑模具中可能出现的各种情况。基于 moldflow 的模流分析，运用有限元的思想，进行科学有效的分析。确定最优方案。关键词：注塑模具；Moldflow；有限元I目录目录 .2前 言 .41.任务书与任务分析 .51.1 毕业设计的原始数据： .51.2 毕业设计内容和要求： .51.3 设计任务及方案分析 .62、网格分析 .72.1 网格分析的思想和网格修复工具介绍 .72.2 网格修复的具体过程 .83.寻找最佳浇筑口位置 .113.1 创建分析任务 .113.2 方案一浇口点取在 N219.124.3 分析与结果 .19II4.一模两腔浇筑类型 .204.1 创建任务 .204.2 选择原材料 .204.2 产品工艺参数设置 .214.4 方案一点浇口 N219（点浇口） .234.5 方案二侧浇口 NBC1、NBC4（侧浇口） .264.6 分析与结果 .285.冷却分析 .295.1 创建分析任务 .295.3 方案二：水管与制品 X 轴为基准 .325.4 分析与结果 .356.结论 .36致谢 .37参考文献 .381前 言当今一个国家的发达程度很大程度取决于这个国家的制造业，而模具这个行业在制造业站主导地位。模具产品精度高，经济实惠，便于大批量生产，提高生产率。效率提高了，就意味着节省金钱。效率的提高就要从设计的角度考虑，模具的生产材料，结构方式，加工工艺等无不影响效率。今天我们着重讨论注塑模具的设计和生产。塑料制品每家每户都有，可以说必不可少。塑料制品有着诸多的优点。让我们的生活更方便和舒适。这也对模具的设计者提出了更高的要求，材料方面：要有更高的工艺性能、经济性、对人的亲和性和对环境的亲和性；工艺方面：有改进加工工艺、优化工序和避免不必要的偏差等。对从业者提出了巨大的挑战。今天我要介绍的这款软件 Moldflow，就可以帮助设计者模拟注塑模具在生产过程中出现的状况。其中就包括了浇筑口、填充、流动+翘曲、冷却等的分析。21.任务书与任务分析1.1 毕业设计的原始数据：为如下实物塑料零件造型、成型分析并设计适当模具结构。零件名称：塑料光驱 材料：PC 图号：料厚：5mm 精度：MT6 生产批量：大批量1.2 毕业设计内容和要求：运用 Moldflow 对已知的零件进行模流分析，其中包括网格划分、最佳浇筑口、流动+翘曲、冷却系统。运用软件就这几个方面模拟不同的方案，分析各个方案的数据。31.3 设计任务及方案分析设 计 题 目 ： 玩 具 光 盘 驱 动 塑 料 外 壳 模 流 分 析产 品 的 零 件 图 及 三 维 效 果 图 ， 如 图 1-3 所 示 。图 1-1 产品的 零件图及三维图42.网格分析2.1 网格分析的思想和网格修复工具介绍对 研 究 对 象 进 行 网 格 划 分 ， 实 际 上 就 是 有 限 元 分 析 的 思 想 。 其 思 想 就 是 把 一 个 连续 的 物 体 分 离 散 化 若 干 有 限 大 小 的 单 元 体 集 合 ， 以 求 解 连 续 体 力 学 问 题 的 数 值 方 法 。而 在 Moldflow 中 ， 对 已 划 分 网 格 的 部 分 进 行 分 析 并 修 复 。下 面 介 绍 几 种 网 格 修 复 的 方 式 ：自 动 修 补 ： 能 自 动 搜 索 并 处 理 存 在 的 单 元 交 叉 和 单 元 重 合 问 题 ， 同 时 可 以 改 进 单元 的 纵 横 比 。合 并 节 点 ： 将 两 个 或 两 个 以 上 的 起 始 节 点 合 并 为 一 个 目 标 节 点 。插 入 节 点 ： 在 两 点 之 间 插 入 一 个 新 的 节 点 ， 从 而 消 除 纵 横 比 不 理 想 的 单 元 区 域 。排 列 节 点 ： 可 以 实 现 节 点 的 重 新 排 列 。单 元 定 向 ： 可 以 将 查 找 出 来 的 定 向 不 正 确 的 单 元 重 新 定 向 ， 但 不 适 用 于 3D类 型 模 型 。平 滑 节 点 ： 将 与 选 定 节 点 有 关 联 的 单 元 进 行 重 新 划 分 网 格 ， 目 的 是 得 到 更 加 均 匀 的 网格 发 布 ， 以 便 于 计 算 。2.2 网格修复的具体过程划 分 网 格 是 建 立 有 限 元 模 型 的 一 个 重 要 环 节 ,它 要求 考 虑 的 问 题 较 多 ,需 要 的 工 作 量 较 大 ,所 划 分 的 网 格形 式 对 计 算 精 度 和 计 算 规 模 将 产 生 直 接 影 响 。 网 格 参 数包 括 单 元 格 长 度 、 网 格 数 量 和 网 格 疏 密 程 度 ,三 者 联 系紧 密 ,而 又 各 自 独 立 。 打 开 软 件 在 输 入 中 打 开 已 存 在 的 工 件 ， 工 程 管 理 视5窗 中 的 “工 具 ”页 面 显 示 “生 成 网 格 ”定 义 信 息 ， 如 图 所 示 。 【 单 击 立 即 划 分 网 格 】 按 钮 ， 系 统 自 动 对 模型 进 行 划 分 和 匹 配 。 网 格 划 分 信 息 可 以 在 模 型 显示 区 域 下 方 的 “网 格 日 志 ”中 查 看 ， 如 图 所 示 。图 2-2然 后 再 在 网 格 诊 断 中 打 开 纵 横 比 诊 断 。 如 图 。图 2-3观 察 图 中 红 线 标 注 的 地 方 ， 再 用 网 格 工 具 中 节 点 工 具 中 的 插 入 节 点 。 进 行 修 改 。6修 改 步 骤 如 图图 2-4图 2-5图 2-67图 2-7将纵横比较大的区域作上面的处理。83.寻找最佳浇筑口位置3.1 创建分析任务 双击方案任务视窗中的 图标，系统会自动弹出【选择分析顺序】对话框，如图所示。图 3-7再找到最佳浇口位置。图 3-8继而模拟浇筑过程。下面我们去两种情况即浇口位置的不同。图示为 moldflow 推荐的最佳浇筑口位置。进行软件运行及仿真，分别仿真：充填时间、速度/压力切换时的压力、气穴、熔接9痕和变形，所有因素：变形。图 3-9图 3-1010蓝色的区域为最佳浇筑口位置，红色的区域则为最差的浇筑口位置。3.2 方案一浇口点取在 N219Moldflow 推荐最佳浇筑口在 N219 在图中找到这个点并选中作为浇筑口。图 3-11图为零件材料的选择PC图 3-1211图为最佳浇筑口充填所需要的时间灰色的地方表示没有填充到地方应当改变填充压力等一些条件，以实现改善。图 3-13图为最佳浇筑口充填是各个数据图 3-14-图为最佳浇筑口速度/压力切换时的压力效果图12图 3-15图为不同色带所代表的不同压力，边缘部位有灰色的地方，此为压力不足，需要增大压力。图 3-16图为最佳浇筑口的气穴效果图。13图中气穴大多分布在产品的分型面上，所以在实际生产过程中，不会产生气穴。图 3-17图为最佳浇筑口所有因素：变形的效果图图 3-2-8图为最佳浇筑口熔接痕的效果图3.3 方案二浇口点取在 N23014图 3-18图 3-19图为最佳浇筑口的效果图。蓝色的区域为最佳浇筑口位置，红色的区域则为最差的浇筑口位置。15图 3-20图为最佳浇筑口充填所需要的时间图 3-21图为最佳浇筑口充填时数据图 3-22图为最佳浇筑口速度/压力切换时的压力效果图16与方案一比较 未填充的地方显然小。图 3-23图为最佳浇筑口的气穴效果图。图中气穴大多分布在产品的分型面上，所以在实际生产过程中，不会产生气穴。图 3-24图为最佳浇筑口熔接痕的效果图17图 3-25图为最佳浇筑口所有因素：变形的效果图3.4 分析与结果经过对比，方案二较为合理，即浇筑口选在 N230184.一模两腔浇筑类型为节省模具生产成本，简化生产中不必要的过程，所以尝试一腔两模。4.1 创建任务双 击 任 务 视 窗 中 的 图 标 ， 系 统 弹 出 【 选 择 分 析 顺 序 】 对 话 框 ， 如图 2-19 所 示 ， 选 择 “流 动 +翘 曲 ”， 单 击 【 确 定 】 按 钮 ， 完 成 分 析 类 型 的 选 定 ， 如图 所 示 。图 4-14.2 选择原材料 本产品选择 PC 做生产原材料。PC 是聚碳酸酯的简称，聚碳酸酯的英文是 Polycarbonate，简称 PC 工程塑料，PC 是一种综合性能优良的非晶型热塑性树脂，具有优异的电绝缘性、延伸性、尺寸稳定性及耐化学腐蚀性，较高的强度、耐热性和耐寒性；增加耐高温 125 度，耐低温-40 度,还具有自熄、阻燃、无毒、可着色等优点，在你生活的各个角落都能见到 PC 塑料的影子，大规模工业生产及容易加工的特性也使其价格极其低廉。194.2 产品工艺参数设置在 moldflow 中对于既定材料也会有相对于的工艺设置参数。20图 4-2图 4-321再设置工艺参数图 4-5224、 4 方案一点浇口 N219（点浇口）图 4-6图为一模两腔的模拟图图 4-7图为一模两腔最佳浇筑口模拟图图 4-823图为最佳浇筑口速度/压力切换时的压力效果图图 4-9图为最佳浇筑口充填所需要的时间图 4-10图为最佳浇筑口的气穴效果图图 4-11图为最佳浇筑口熔接痕的效果图24图 4-12图为最佳浇筑口所有因素：变形的效果图4.5 方案二侧浇口 NBC1、NBC4（侧浇口）图 4-13浇筑口模拟图从图上明显看出存在没有填充到的地方较大。25图 4-14图为最佳浇筑口速度/压力切换时的压力效果图图 4-15图为填充时间，与方案一对比显然需要更长的时间。图 4-16图为注射位置处压力 XY 图图 4-17图为射出重量 XY 图26图 4-18图为浇筑口的气穴效果图图 4-19图为锁模力 XY 图图 4-20图为最佳浇筑口所有因素：变形的效果图274.6 分析与结果经过对比分析，确定方案一为最佳浇筑方案。285.冷却分析5.1 创建分析任务 （1）复制模型：在工程管理视窗中右击完成分析的 ，在弹出的快捷菜单中选择【重复】命令，此时在工程管理视窗中，然后双击该图标。（2）双击任务视窗中的图标 ，系统弹出【选择分析顺序】对话框，如图所示，选择“填充+保压+翘曲”，单击【确定】按钮，完成分析类型的选定，如图所示。图 5-1（3）双击任务方案中的 图标，系统自动弹出【冷却回路向导】对话框，修改制定水管直径为 5mm，水管与零件间距为 10mm，如图 2-25 所示，然后按【下一步】，进入【冷却回路向导】对话框第二页，修改管道中心距为 10mm，零件之外距离为 40mm，如图所示，点击【完成】，冷却回路创建完成。5.2 方案一：水管与制品 Y 轴为基准29图 5-2图 5-330图 5-4图为冷却系统管道模拟图图 5-5图为回路管壁温度图 5-631图为回路冷却介质温度图 5-7图为平均温度，制品图为温度，模具325.3 方案二：水管与制品 X 轴为基准图 5-8图 5-933图 5-10图为回路冷却介质温度图 5-11图为回路管壁温度34图 5-12图为平均温度，制品图 5-13图为温度，模具4.5 分析与结果通过对比，分析两种方案，方案一的材料利用率较高，结构空间更加合理，水路管道便于加工。35366.结论随着科技的发展，更多的复合材料被研发，使得注塑模具在未来有着无限可能，我相信会创造更好的世界，造福于人类生活。Moldflow 等一系列的模具生产分析软件逐渐展现出特有的优势，为我们展现更好的结果。运用 Moldflow 这款软件分析，发现方案中不足的地方，比较两方案优缺点等等。节省了很多的人力物力和时间，运用有限元的思想，将问题合理转化。当然我相信未来会有更多的软件，帮助我们分析解决问题。所以我们要学到老学到老。从不同角度分析问题，解决问题。学会比较、学会分析优缺点、学会选择。37致谢三年的大学生活就要接近尾声，从高中时代对未来的茫然，到现在对自己的职业生活清晰地规划和努力的目标。同样的我们在生活上也有不小收获，明白了很多道理。对于模具，在刚开始设计的时候，感谢倪老师的循循善诱，从选题到格式，再到内容安排等等。无溢言表，参考文献在哪里找，公式怎么用。当然离开了其他的老师我想我也不能完成这次毕业设计。第一位印象深刻的是教机械制图的吴凤老师，是我接触的第一个老师，是一个认真负责的老师，同时也是一个严谨的老师，对我们的生活以及以38后的实训也有很多关心，特别是我们 CAD 考证时候，还记得当知道我们很多人 CAD 没有过，就自己组织我们去补习，利用我们晚上的空闲时间，逐一辅导，很开心，我们大多数人都考过了，我觉得能遇到这样的老师是我们的幸运。第二位老师便是教 UG 的吴传山老师，吴老师让我们认识到了从脑子中到在电脑显示出来，从幻想到数据的具体，再到能亲眼看到的。这是一个神奇的过程，更加神奇的事情，就是用 Moldflow 模拟实际生产过程，比如说产品的冷却系统、产品的浇筑系统、产品的流动+翘曲等等，都可以用软件模拟出来。太多太多了这里就不详细列举了。同样的我的同学也很棒，是多姿多彩的大学生活不可缺少的一笔。最后我想说这三年是我人生中最难忘记的时光。39参考文献1 金杨福. Moldflow Insight 注射成型分析基础. 北京：化学工业出版社，2010.2 张金标. 注塑 CAE 及 Moldflow 软件应用. 北京：机械工业出版社，2011.3 张珑.塑料成型 CAE-Moldflow 应用基础. 北京：电子工业出版社，2013.4 史艳艳. HY-6630 新编中
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