雪花片零件的Moldflow分析（全套含CAD图纸）
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摘 要本文通过 moldflow 软件对注塑成型雪花片零件进行模拟分析。首先根据雪花片的尺寸在 UG 软件中画出雪花片零件的模型，然后在 moldflow 软件中创建新的工程，导入提前画好的模型 。整个分析过程，通过网格的划分，充填分析，浇注系统的建立，一模两腔与一模四腔的分析与比较，确定最终的冷却系统，从而模拟出最佳的方案。关键词：Moldflow 软件；注塑成型；冷却系统目 录前 言 .11 分析前期 .21.1 零件的介绍 .21.1.1 零件的尺寸 .21.2 创建工程项目 .31.2.1 导入模型 .31.3 划分网格 .32 充填分析及优化 .62.1 分析类型的选择 .62.2 材料的选择 .62.3 浇口匹配性 .62.4 充填分析 .72.4.1 充填时间 .72.4.2 气穴 .72.4.3 锁模力 .83 浇注系统的建立和分析 .83.1 浇注系统的定义 .83.2 浇注系统的选择方案 .93.3 点浇口 .93.3.1 创建浇注系统 .93.3.2 点浇口参数分析 .93.4 侧浇口 .113.4.1 创建浇注系统 .113.4.2 侧浇口参数分析 .113.5 浇口与侧浇口比较 .124 一模两腔和一模四腔的分析与比较 .134.1 点浇口的一模四腔 .134.1.1 创建一模四腔浇注系统 .134.1.2 一模四腔参数分析 .134.2 一模两腔与一模四腔的分析比较 .155 冷却系统及优化 .165.1 冷却系统的构建与分析 .165.2 冷却系统的参数分析 .176 结论 .20致 谢 .21参考文献 .220前 言随着社会的发展，时代的进步，人们消费水平的提高，需要的产品也在不断更新，产品更新代表一个新系列的产品的出现。传统的手工设计渐渐被智能的机器所取代，CAE系统智能化发展，被许多企业和工厂用于新产品开发。其中 Moldflow 软件专门用于对注塑成型过程进行模拟分析的软件，模拟的结果可作为生产过程中重要的参考。Moldflow 软件是注塑成型一个重要的分析软件，它可以分析塑料件的的设计过程，模拟设计和注塑成型的过程，减少设计成本，同时又很省时。选择最优流道系统设计缩短成型周期。如果不用它来分析，只靠制品设计员的经验来设计，通常都是费时、费事的。反过来，采用 Moldflow 软件的分析，可以减少产品的设计所用的时间，加快最优的方案，从而降低成本。本文雪花片是注塑成型的塑料制品，采用 Moldflow 软件进行分析。对雪花片进行网格划分和浇口位置的确定，以及浇注系统的和冷却方式的确定。从而得到成型参数，在对比的情况下得到最优方案。11 分析前期1.1 零件的介绍雪花片是家长给孩子开发智力的一种玩具，材料的选用是 ABS，周围开有八个槽，可以互相对接。雪花片根据现象叠成各种各样的形状，如建筑物、机器人以及各种各样的模型，是孩子童年必不可少的一种玩具，通过玩雪花片玩具可以提高其思维能力。1.1.1 零件的尺寸雪花片的尺寸如图 1-1，外圆尺寸半径为 22.5，内圆半径为 4.5，厚度为 3。根据尺寸画出零件图如图 1-2.（单位：mm）图 1-1 零件尺寸图 1-2 零件图21.2 创建工程项目打开 Moldflow 软件，创建一个新的工程，此时会弹出如图 1-3 所示的对话框，在工程名称中输入新工程“雪花片 moldflow” 。选择创建位置，单击“确定”选项。图 1-3 创建新工程1.2.1 导入模型在新工程中导入雪花片零件。单击“导入” ，在弹出的对话框中选择之前画好的雪花片零件图，再单击“打开” 。1.3 划分网格网格的划分是做 moldflow 分析的基础，网格的划分对分析的精度有着很大的影响。雪花片零件，结构简单不复杂，所以采用立即划分网格的方式划分。依次点击“网格” ，“生成网格” ，弹示网格对话框，如图 1-4。然后单 击 立 即 划 分 网 格 ， 生成的模型如图1-5。系统将对模型进行划分与匹配，通过网络日志了解到网格的类型，曲面上的全局边长等。如下图 1-6 所示。点击工具栏中的网格统计，显示如下图 1-7 所示。3图 1-4 生成网格图 1-5 网格模型4图 1-6 网格生成信息图 2-4 网格统计信息52 充填分析及优化2.1 分析类型的选择网格划分之后，根据任务列表，将是设置分析序列。如图 2-1 所示。选择浇口位置。图 2-1 选择分析类型2.2 材料的选择根据任务列表，设置分析序列之后，将是选择原材料。已知雪花片的材料是 ABS，于是搜索材料的输入 ABS。如图 2-2。 选择制造商 UMG ABS Ltd，牌号 GSM.图 2-2 选择材料 2.3 浇口匹配性选择分析类型与材料之后立即进行分析，等待分析完成。如图 2-3 所示，可以查看匹配结果，显示模型各处的匹配性。依靠图中颜色条可以清楚的看出，蓝色区匹配性最好，而红色区匹配性最差。 6图 2-3 最佳浇口位置2.4 充填分析2.4.1 充填时间依靠最佳的浇口位置的确定，能够分析得到充填时间如图 2-4 所示，得出直流道浇注系统充填时间为 0.5147s.图 2-4 冲填时间2.4.2 气穴如图 2-5 所示，气穴位置主要出现在雪花片的边缘位置，处于分型面上，所以排气不存在问题。7图 2-5 气穴2.4.3 锁模力如图 2-6 所示，填充过程中，每个时间点所对应的锁模力大小不同，最大锁模力在0.75T.,图 2-6 锁模力变化曲线3 浇注系统的建立和分析3.1 浇注系统的定义浇注系统(gating system)是为了将熔体引入铸型型腔而在铸型内开设的通道。8一般的浇注系统由浇口杯、直浇口、横浇口和内浇口四部分组成。3.2 浇注系统的选择方案因为雪花片比较小，于是我采用一模两腔的设计方案，通过点浇口与侧浇口两种不同方案的对比，来选择最好的方案。3.3 点浇口3.3.1 创建浇注系统首先，单击“几何”命令，选择“型腔重复” ，出现对话框，将“型腔数”设置为2。下一步，选择一个零件靠近最佳点浇口位置上创建直线。先创建点，复制点坐标，Z轴方向向上平移 8 个单位。在另一零件上重复上一步，浇口线完成。再次创建线，连接两条浇口线的顶点，冷流道线完成。然后在冷流道线中间创建节点，根据节点，复制中间点坐标，Z 轴方向向上平移 20个单位，冷主流道线完成。接着设置冷主流道线、冷流道线和浇口线参数以及浇口属性，最后划分网格。点浇口的浇注系统创建完成，如图 3-1. 图 3-1 浇注系统3.3.2 点浇口参数分析得到浇注系统后，点击开始分析，在分析日志中得到如图 3-2 所示的充填时间，得到结论，完成两个雪花片总的充填过程时间为 0.7063s.9图 3-2 点浇口的充填时间气穴位置结果告诉设计者设置的制品排气位置应该在什么位置。设计的产品的气穴位置在雪花片的四周，也就是在零件的分型面上，所以不需要安排排气系统。如图 3-3.图 3-3 点浇口的气穴位置如图 3-4 所示，填充过程中，每个时间点所对应的锁模力大小不同，最大锁模力在5.760T.10图 3-4 点浇口的锁模力：XY 图3.4 侧浇口3.4.1 创建浇注系统侧浇口浇注系统的设定，将浇口位置放在雪花片边缘侧边中间，接着把另一个零件创建冷浇口。创建线连接冷浇口的两个点，创建冷流道线。然后在两点中间创建节点，复制中间点坐标，Z 轴方向向上平移 20 个单位，创建冷主流道线。接着设置冷主流道线和冷分流道以及浇口参数，最后划分网格，侧浇口的浇注系统创建完成，如图 3-5.图 3-5 侧浇口的浇注系统3.4.2 侧浇口参数分析得到浇注系统后，点击开始分析，在分析日志中得到如图 3-6 所示的充填时间，得到结论，完成两个雪花片总的充填过程时间为 2.705s.11图 3-6 侧浇口的充填时间如图 3-7 所示，填充过程中，每个时间点所对应的锁模力大小不同，最大锁模力在4.0855T.图 3-7 侧浇口的锁模力：XY 图3.5 浇口与侧浇口比较通过以上两组数据的充填时间、气穴、锁模力等数据的对比，可以发现点浇口的充填时间比侧浇口的充填时间短 1.9987s。而侧浇口的锁模力比点浇口锁模力小 1.6745T。两者之间各有优缺点。因为点浇口充填快，且锁模力也较小。点浇口的充填的时间0.7063s，气穴的位置在分型面上，锁模力最大值为 5.760T，不存在熔接痕。所以点浇口与侧浇口两个方案我选择点浇口。124 一模两腔和一模四腔的分析与比较4.1 点浇口的一模四腔4.1.1 创建一模四腔浇注系统在一模两腔的基础上，完成浇注系统创建，点击划分网格，完成网格的划分。得到的模型如图 4-1.图 4-1 一模四腔点浇口的浇注系统4.1.2 一模四腔参数分析一模四腔点浇口的填充时间，如图 4-2，完成一个充填整个过程需要 0.7322s，比一模两腔的充填时间大 0.0259s.13图 4-2 一模四腔的点浇口的充填时间根据图 4-3 锁模力最大为 15.8494T,比一模两腔的大 10.0854T.图 4-3 一模四腔的点浇口的锁模力：XY 图144.2 一模两腔与一模四腔的分析比较通过点浇口的一模四腔与一模两腔的对比，虽然点浇口的一模两腔在填充时间和锁模力都占优势，但是点浇口的一模四腔的效率比之较高。一模两腔做四个零件，需要1.4126s，而一模四腔只需要 0.7322s。考虑到效率以及经济收益，最终选择一模四腔。点浇口的一模四腔的充填时间 0.7322s，锁模力最大为 15.8494T，气穴位置也在分型面上，不存在熔接痕。155 冷却系统及优化5.1 冷却系统的构建与分析首先设置冷却系统进浇口，然后工艺过程参数的设置，设置了两种方案，四根冷却水管与六根水管分别是方案一与方案二。如图 5-1 和 5-2.图 5-1 四根水管的冷却系统16图 5-2 六根水管的冷却系统5.2 冷却系统的参数分析零件最高温度是零件冷却后零件上的最高温度，如图 5-3 和 5-4。方案一与方案二的最高温度值分别是是 65.65C 与 64.44C。图 5-3 方案一的零件最高温度17图 5-4 方案二的零件最高温度回路冷却液温度是冷却周期结束时的冷却系统中冷却液的温度，如图 5-5 和 5-6 所示，方案一与方案二的最高冷却液温度分别是是 23.53C 与 25.56C。图 5-5 方案一的回路冷却液温度18图 5-6 方案二的回路冷却液温度方案一与方案二的最高温度值分别是是 65.65C 与 64.44C，回路冷却液温度分别是25.53 C 与 25.56C，所以方案一比方案二的最高温度高 1.21C，回路冷却液温度低0.03C。两者之间差别不大，各有优缺点。但从经济的角度出发，相比较，选择四根水管的冷却系统与六根水管的冷却系统，明显方案一更加的节约成本。所以最终选择四根冷却水管的冷却系统，零件最高温度 65.65C，回路冷却液最高温度 25.53C.196 总结在此次毕业设计中，我设计的是在生活中很常见的儿童玩具雪花片，此次设计中我要将这个零件进行彻底的分析，moldflow 分析，可以减少生产成本，提高零件质量，达到一边设计一边修改的最佳效果。首先，对 Moldflow 软件有一定的了解，熟悉它的功能与应用，然后创建新的工程，导入雪花片零件的模型，而后用 Moldflow 软件对雪花片零件进行分析。其次进行网格的划分。网格的划分是做 moldflow 分析的基础，对分析的精度有着很大的影响。然后对网格多方面修复。其次选择材料，接着分析最佳浇口位置，最佳浇口位置靠近节点 15553.接着创建浇注系统，通过点浇口和侧浇口的充填时间、气穴、锁模力等数据的对比，最后选择了点浇口。所用的充填的时间 0.7063s，气穴的位置在分型面上，锁模力最大值为 5.760T。接下来通过点浇口的一模四腔与一模两腔的对比，虽然点浇口的一模两腔在填充时间和锁模力都占优势，但是点浇口的一模四腔的效率比之较高。一模两腔做四个零件，需要 1.4126s，而一模四腔只需要 0.7322s。考虑到效率以及经济收益，最终选择一模四腔。点浇口的一模四腔的充填时间 0.7322s，锁模力最大为 15.8494T，气穴位置也在分型面上，不存在熔接痕。最后创建冷却系统，设计了四个管道和六根管道两个方案，进行对比得出四个管道的冷却系统更加适合雪花片零件。所以最终选择四根冷却水管的冷却系统，零件最高温度 65.65C，回路冷却液最高温度 25.53C.一步步的对比与一次次最合理的选择，是一个最完美的模流分析过程。20致 谢此论文从刚开始的选题，到接下来收集材料，以及方案论证与研讨，再到最后的结束。整个过程，让我了解了 moldflow 以及熟悉了操作的流程。可以这么说，刚开始决定做 moldflow 分析的时候，我对软件还不是很熟悉，甚至于有点操作我还不会，中途遇到了很多问题，让我一度想要放弃使用 moldflow 软件。经过老师无私的帮助，以及同学们热情的帮忙，我从一个不能熟练操作软件，到渐渐的熟悉，甚至最后可以熟练的操作，每一步都是离不开我亲爱的老师与可爱的同学们。感谢我的指导老师，您在我三年学习生涯与平时的生活中，每次对我悉心的引导与关怀，都让我能够取得或大或小的进步，在我
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