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调色盘
分析
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图纸
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摘 要本次设计运用Moldflow软件对调色盘注塑的填充、冷却等行为进行了动态模拟，为该制品的模具设计和注塑工艺参数的确定提供理论依据，从而改善制品的成型质量。运用Moldflow软件对各主要参数进行对比，选择最佳方案，从而达到边设计边改进的效果。关键词：注塑成型；模流分析；方案对比目 录前 言11零件的简单分析21.1零件的分析21.2 零件的导入21.2.1新建项目21.2.2 导入UG模型31.3划分网格32选择分析类型52.1材料的选择52.2浇口的选择52.2.1方案一：浇口在内侧52.2.2方案二：侧浇口62.2.3 方案三：浇口在外表面72.3方案对比82.3.1充填时间82.3.2冻结层因子分析82.3.3气穴分析92.3.4总结103腔型的选择113.1 方案一：一模两腔113.2 方案二：一模四腔133.3方案一、二 模流分析对比154 冷却回路225 Moldflow分析报告235.1 注塑成型机规格235.2 填充分析235.2.1充填结果摘要235.2.2零件的充填阶段结果摘要235.2.3 零件的充填阶段结束的结果摘要235.2.4 流道系统的充填阶段结果摘要245.2.5 流道系统的充填阶段结束的结果摘要25总 结27致 谢28参考文献30前 言本学期我们学习了塑料模具的设计。刚开始老师给我们CAD工程图，让我们运用三维软件UG画出三维立体图。一开始我们并不知道什么是浇口，以及浇口位置如何去确定。只是根据工程图进行测量，然后进行三维建模。然后调用胡波外挂里面的模架，和上学期冲压相比，注塑模模架相对比较简单。后来讲到浇口的选择，流道的选择，唧嘴的位置，注塑位置，由于刚刚学习没有经验，所以我们就随便确定位置，没有考虑零件的质量以及外观因素。随着社会经济、政治、文化的不断发展，以及素质教育的全面推广，人们开始注重个人修养的培养，很多小孩从小学习美术，所以一些美术用品应运而生。调色盘更是必不可少的单品。在以往的模具设计行业中，都是一些在一线制造模具，修理模具的一些老师傅，他们都是凭借自己多年的经验，设计出来的模具并不能达到理想的要求，塑件的表面粗糙，凹陷等现象时有发生，导致企业生产效率较低，整个模具市场制造成本较高。现在我们运用Moldflow软件对塑件进行分析，从材料、最佳浇注位置、一模几腔、流道、冷却系统的对比分析，结合零件本身的性质，从而选择出最佳方案，为接下来的模具设计提供理论基础。1零件的简单分析1.1零件的分析图1-1 调色盘三维图该塑件为绘画用调色盘，如图1-1所示，其为薄壁塑件，材料为ABS。ABS为丙烯氰（23%41%）、丁二烯（10%30%）和苯乙烯（29%60%）三种材料，无毒、无味、不透明、色泽微黄。可燃烧。有一定的耐油性和稳定的化学性和电气性能。所以调色盘使用ABS材料。1.2 零件的导入1.2.1新建项目图1-2新建项目打开Moldflow软件新建工程如图1-2所示。1.2.2 导入UG模型图1-3导入UG模型向当前项目中导入UG模型如图1-3所示。1.3划分网格划分网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。通常情况下，网格的边长值为产品最小厚度的1.5-2倍。网格长度越小，划分的就越细，所得到的分析结果就越接近于塑胶在模具型腔中实际的流动状态，得到的细节信息也就越多，但是分析模型的修改程度和系统的计算量都会大大提高，所以网格边长要设定一个合理值。此调色盘的最小厚度为1mm，所以将曲面上的全局边长改为2mm。如图1-4所示。图1-4网格的划分在导入新建模型之后，要对模型进行网格划分。如图1-5所示。图1-5网格划分后的模型划分网格后，然后进行网格信息统计（图1-6），最后根据统计好的信息依次进行诊断，要是诊断结果显示存在不合理的网格，就要运用网格工具（图1-7）对网格进行修改，直到网格诊断结果合理为止。图1-6网格统计图1-7网格修复工具2选择分析类型2.1材料的选择划分在任务栏中选择材料质量指示器，定制材料搜索ABS，如图2-1所示。图2-1搜索材料2.2浇口的选择2.2.1方案一：浇口在内侧由于该零件不清楚浇口位置所以先要做浇口位置的选择，如图2-2，2-3所示，选择靠近节点2867。图2-2最佳浇口位置点图2-3最佳浇口位置 图2-4流动阻力图2-5浇口匹配性如图2-4，2-5所示，由浇口位置可放在零件的中间位置，可采用直接浇口。2.2.2方案二：侧浇口由于该零件不清楚浇口位置所以先要做浇口位置的选择，如图2-6所示，选择靠近节点2867。我们还可以选择侧浇口，该零件不清楚具体浇口。如图2-6所示。图2-6侧浇方案图2.2.3 方案三：浇口在外表面我们还可以在方案一的基础上把注塑点放在塑件背面，如图2-7所示。图2-7方案三图2.3方案对比2.3.1充填时间填充速度较慢时，料流速度稳定，制品尺寸良好，制品内应力低，制品内外各向应力趋于一致。在填充速度较慢的条件下，料流的温差，特别是浇口前面后面材料的温差大，有利于避免缩孔和凹陷的发生。以较高速度填充时能改进制品的光泽度和平滑度，消除了零件上接缝线现象和分层现象，收缩凹陷小，颜色均匀一致，对制件较大部分能保证丰满。如图2-8、2-9。图2-8方案一充填时间图图2-9方案二充填时间图如图2-7、2-8所示，方案一充填所需时间为0.2124s, 最远两端（上下）的时间差为0.05s左右。方案二充填所需时间为1.075s，最远两端（上下）的时间差为0.27s左右。因为零件为调色盘接缝较多，材料为ABS所以需高速充填。所以选择方案一。2.3.2冻结层因子分析冻结层厚度是中间数据结果。要观察制件和浇口冻结的时间。它可以决定保压补缩的时间的长短。图2-10方案一冻结层因子图图2-11方案二冻结层因子图由图2-10、2-11得方案一与方案二相比冻结层因子所用时间少，缩痕减少。所以选择方案一。2.3.3气穴分析气穴是指在节点位置，当材料从各个方向流向同一个节点时就会形成气穴。气穴将呈现在其真正出现的位置，但当气穴在分型面上时，气体就可以排出。气穴可能造成严重的产品质量缺陷。所以制件上的气穴应该消除。图2-12方案一气穴图图2-13方案二气穴图气穴是由图2-12、2-13气穴对比图可以看出方案二气穴主要产生在零件外围，方案一气穴主要存在于侧边，调色盘主要用于绘画，须要一定的美观，所以选择方案一。2.3.4总结由充填时间、冻结层因子、气穴分析具体分析对比方案一、二得知调色盘适合使用点浇口，所以选择方案一；方案一和方案三相比，影响塑件的表面质量，模具不容易顶出。所以选择方案三。3腔型的选择3.1 方案一：一模两腔一模两腔指一个模具中有两个成型腔，可以在一个注塑循环中生产两个零件。如图3-1、3-2所示。图3-1腔数选择图图3-2一模两腔成型图创建流道线如图3-3所示。图3-3一模两腔流道线图创建流道如图3-4所示。图3-4创建流道图流道成形图如图3-5所示。图3-5流道成形图3.2 方案二：一模四腔一模四腔成型图如图3-6所示。图3-6一模四腔成型图图3-7一模四腔流道线成型图一模四腔流道图如3-8所示。图3-8一模四腔流道图方案一、二气穴对比如图3-9、3-10所示。图3-9方案一气穴图图3-10方案二气穴图3.3方案一、二 模流分析对比方案一分析：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1-1 充填状态时间(s) 体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.0173.9111.320.0440.08V0.0338.2217.190.2040.41V0.04912.4323.280.4543.73V0.06617.2323.580.4943.87V0.08221.9923.960.5343.92V0.09826.5724.320.5743.93V0.11531.4024.670.6243.96V充填阶段结果摘要 : 最大注射压力 (在0.3498 s) = 27.9946 MPa 充填阶段结束的结果摘要 : 充填结束时间 = 0.3545 s 总重量(零件 + 流道) = 13.4573 g 最大锁模力 - 在充填期间 = 2.7497 tonne 推荐的螺杆速度曲线(相对): %射出体积 %流动速率 0.0000 11.8521 10.4793 11.8521 20.0000 37.5638 30.0000 52.8132 40.0000 65.8701 50.0000 86.4592 60.0000 100.0000 70.0000 98.4032 80.0000 94.3038 90.0000 78.8503 100.0000 23.3861 % 充填时熔体前沿完全在型腔中 =10.4793 % 零件的充填阶段结果摘要 : 总体温度 - 最大值(在 0.354 s) = 235.7115 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在0.354 s) = 234.6444 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在0.049 s) = 230.1937 C 总体温度 - 最小值 (在0.354 s) = 196.3598 C 剪切应力 - 最大值 (在0.350 s) = 0.3906 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在0.049 s) = 0.2861 MPa 剪切速率 - 最大值 (在0.355 s) = 1.4765E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在0.049 s) = 5686.0747 1/s 零件的充填阶段结束的结果摘要 : 零件总重量(不包括流道) = 11.9235 g 总体温度 - 最大值 = 235.7069 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 234.6400 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 231.2643 C 总体温度 - 最小值 = 196.3680 C 总体温度 - 平均值 = 232.1800 C 总体温度 - 标准差 = 2.1102 C 剪切应力 - 最大值 = 0.3890 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.1880 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0818 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0588 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.1176 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.0345 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0000 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.0224 冻结层因子 - 标准差 = 0.0135 剪切速率 - 最大值 = 1.4765E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 735.3098 1/s 剪切速率 - 平均值 = 217.6469 1/s 剪切速率 - 标准差 = 358.5252 1/s 流道系统的充填阶段结果摘要 : 总体温度 - 最大值 (在 0.350 s) = 235.7312 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.350 s) = 235.3758 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.017 s) = 230.6602 C 总体温度 - 最小值 (在 0.033 s) = 230.0990 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.066 s) = 0.3904 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.082 s) = 0.3457 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.329 s) = 1.6417E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.329 s) = 1.3756E+004 1/s 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 = 1.5338 g 总体温度 - 最大值 = 235.6856 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 235.3099 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 232.7426 C 总体温度 - 最小值 = 230.4466 C 总体温度 - 平均值 = 234.2012 C 总体温度 - 标准差 = 0.8310 C 剪切应力 - 最大值 = 0.3315 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.2946 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.1976 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0557 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.0504 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.0261 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0069 冻结层因子 - 最小值 = 0.0063 冻结层因子 - 平均值 = 0.0167 冻结层因子 - 标准差 = 0.0068 剪切速率 - 最大值 = 9465.6426 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 7939.7808 1/s 剪切速率 - 平均值 = 2656.9272 1/s 剪切速率 - 标准差 = 1878.0481 1/s方案二分析：零件的充填阶段结束的结果摘要 : 零件总重量(不包括流道) = 23.8300 g 总体温度 - 最大值 = 237.8109 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 235.8284 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 231.9897 C 总体温度 - 最小值 = 197.4506 C 总体温度 - 平均值 = 233.0839 C 总体温度 - 标准差 = 2.1820 C 剪切应力 - 最大值 = 0.4009 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.1828 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0765 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0557 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.1151 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.0328 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0000 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.0214 冻结层因子 - 标准差 = 0.0131 剪切速率 - 最大值 = 1.6727E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 790.9832 1/s 剪切速率 - 平均值 = 217.0820 1/s 剪切速率 - 标准差 = 378.0452 1/s 流道系统的充填阶段结果摘要 : 总体温度 - 最大值 (在 0.368 s) = 238.5617 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.368 s) = 238.4112 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.018 s) = 232.0601 C 总体温度 - 最小值 (在 0.018 s) = 230.2236 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.085 s) = 0.4709 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.068 s) = 0.2970 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.359 s) = 3.3247E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.343 s) = 8439.2676 1/s 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 = 4.6028 g 总体温度 - 最大值 = 238.3761 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 238.2257 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 234.2973 C 总体温度 - 最小值 = 230.9949 C 总体温度 - 平均值 = 237.2384 C 总体温度 - 标准差 = 1.3327 C 剪切应力 - 最大值 = 0.4138 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.2395 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.1865 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0557 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.0531 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.0147 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0074 冻结层因子 - 最小值 = 0.0042 冻结层因子 - 平均值 = 0.0109 冻结层因子 - 标准差 = 0.0065 剪切速率 - 最大值 = 2.1226E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 5504.5273 1/s 剪切速率 - 平均值 = 3545.3491 1/s 剪切速率 - 标准差 = 2786.2578 1/s结论：通过方案一、二的对比分析综合零件产量，以及零件对表面的光滑度要求选择一模四腔。4 冷却回路选择管道直径为10mm,水管与零件距离为50mm，管道数为8，管道中心之间距为30mm，零件之外距离为100mm。如4-1所示。图4-1冷却回路图5 Moldflow分析报告5.1 注塑成型机规格最大注塑机锁模力 = 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 5.2 填充分析5.2.1充填结果摘要最大注射压力 (在 0.3680 s) = 42.9942 MPa5.2.2零件的充填阶段结果摘要 总体温度 - 最大值 (在 0.103 s) = 237.8862 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.137 s) = 236.1936 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.068 s) = 230.5360 C 总体温度 - 最小值 (在 0.372 s) = 197.4506 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.372 s) = 0.4009 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.068 s) = 0.2911 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.372 s) = 1.6727E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.068 s) = 5996.0435 1/s5.2.3 零件的充填阶段结束的结果摘要 零件总重量(不包括流道) = 23.1504 g 总体温度 - 最大值 = 237.8109 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 235.8282 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 231.9901 C 总体温度 - 最小值 = 197.4506 C 总体温度 - 平均值 = 233.0839 C 总体温度 - 标准差 = 2.1820 C 剪切应力 - 最大值 = 0.4009 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.1828 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0765 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0557 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.1151 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.0328 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0000 冻结层因子 - 最小值 = 0.0000 冻结层因子 - 平均值 = 0.0214 冻结层因子 - 标准差 = 0.0131 剪切速率 - 最大值 = 1.6727E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 791.5458 1/s 剪切速率 - 平均值 = 217.0820 1/s 剪切速率 - 标准差 = 378.0452 1/s5.2.4 流道系统的充填阶段结果摘要 总体温度 - 最大值 (在 0.368 s) = 238.5617 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.368 s) = 238.4112 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.018 s) = 232.0602 C 总体温度 - 最小值 (在 0.018 s) = 230.2236 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.085 s) = 0.4709 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.068 s) = 0.2970 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.359 s) = 3.3247E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.343 s) = 8438.5820 1/s5.2.5 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 = 4.6028 g 总体温度 - 最大值 = 238.3761 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 238.2258 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 234.2971 C 总体温度 - 最小值 = 230.9949 C 总体温度 - 平均值 = 237.2384 C 总体温度 - 标准差 = 1.3327 C 剪切应力 - 最大值 = 0.4138 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.2395 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.1865 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0557 MPa 冻结层因子 - 最大值 = 0.0531 冻结层因子 - 第 95 个百分数 = 0.0147 冻结层因子 - 第 5 个百分数 = 0.0074 冻结层因子 - 最小值 = 0.0042 冻结层因子 - 平均值 = 0.0109 冻结层因子 - 标准差 = 0.0065 剪切速率 - 最大值 = 2.1226E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 5505.5103 1/s 剪切速率 - 平均值 = 3545.3491 1/s 剪切速率 - 标准差 = 2786.2578 1/s总结：此零件的材料为ABS，由充填时间、冻结层因子、气穴分析等分析，得知调色盘适合使用点浇口，为不影响塑件的表面质量，方便塑件顶出，所以选择点浇口且在零件内表面。面上的全局边长为2mm时，最佳浇口位置为点1323。综合零件产量，以及零件对表面的光滑度要求所以选择一模四腔。选择管道直径为10mm,水管与零件距离为50mm，管道数为8，管道中心之间距为30，零件之外距离为100mm。总 结本次设计主要是对调色盘进行模流分析，该塑件形状相对较简单，运用Moldflow软件帮助我们进行填充、网格划分、设计冷却回路和注塑机的选择，其中填充分析可以确定该塑件的最佳浇口位置；网格划分可以更精确的划分该塑件；设计冷却回路可以尽可能的提高制造塑件的质量，以便更直观的判断塑件的冷却好坏；注塑
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