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子弹头 积木 moldflow 设计 分析

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毕业设计（论文）中期检查表设计（论文）题目 子弹头积木 Moldflow 设计分析检 查 项 目 是 否 综合、补充填写正在按计划完成 能完成任务书规定的任务 工作学习态度端正 能遵守纪律、按时出勤 每周与指导教师见面 累积请假课时累积旷课课时学生填写每周与指导教师见面几小时 （小时）学生签名：颜壮壮年 月 日任务书填写完整、规范正按进度计划进行学生态度端正、无旷课指导教师填写每周与学生见面几小时 （小时）指导教师签字：年 月 日专业负责人填写是否按要求进行专业负责人签字：年 月 日任 务 书一、课题来源、目标及意义子弹头积木设计源于日常生活，积木可以锻炼孩子的动手能力和智力的开发，于是结合自己的专业模拟了子弹头积木的浇口位置以及冷却方式的过程。 选题目标:通过自身的知识设计一个子弹头积木零件，并分析出子弹头积木加工的最佳的方案。意义：通过此课题来复习以前的知识，完善自己以前在 UG、CAD 等绘图软件方面的不足，及查阅其他文献学习他人心得与新的知识。二、毕业设计（论文）内容及要求本次设计运用了注塑成型工艺及模具模流分析的基础知识，首先是分析了塑件子弹头积木的材料以及尺寸厚度，在 UG、CAD 绘图完成之后，基于Moldflow 的子弹头零件进行模流分析。首先应该首先先进行网格的划分、网格的诊断与修复与修复，诊接着充填分析，包括材料的选择、浇口位置的确定和充填分析。然后浇注系统的建立与分析，分析浇口位置一模两腔和冷却参数，通过对比分析选择出最终的浇注方式。通过学习模流分析软件，我们可以大大提高材料的利用率，节约了资源，降低了成本。三、毕业设计（论文）进程安排序号 设计（论文）各阶段名称 计划时间1 毕业设计辅导，学生进行相关准备工作，选题并审批。2 教师下发任务书，学生完成开题报告，教师审核。3 学生提交开题报告并开始设计，教师指导。4 老师指导，学生更改并定稿。5 提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿） 。6 毕业设计答辩。四、参考书及参考文献1 朱俊杰，梁丰. 模具结构优化及 CAE 应用. 四川：西南交通大学出版社，2014.2 褚建忠. 塑料模具设计基础及项目实践. 浙江：浙江大学出版社，2015.3 王刚，单岩. Moldflow 模具分析应用实例. 北京：清华大学出版社，2005.4 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 北京：机械工艺出版社，2008.5 欧麦嘉，周泽宇. 现代注塑模设计与制造. 北京：电子工业出版社，2007.6 陈志刚. 塑料成型工艺及模具设计. 北京：机械工业出版社，2007.7 申开智. 塑料成型模具. 北京：中国轻工业出版社，2005.8 邹继强. 塑料制品及其成型模具设计. 北京：清华大学出版社，2005.9 洪慎章. 实用注塑成型及模具设计. 北京：机械工业出版社，2006.10 宋玉恒塑料注塑模具设计手册北京：航空工业出版社，1994指导教师（签字）: 院（系）主任（签字）: 摘 要此次我所设计的是子弹头塑料积木，塑料模具作为模具的一种，因为其加工的成本低廉且易成形，日渐运用广泛。在塑料模具设计流程中，主要运用 UG、CAD 绘制图形，再运用 moldflow 软件对该模具的浇口位置、工艺参数、数据流动等进行分析，从而设计出既节能省料又精致的塑料玩具模型。关键词：子弹头积木；moldflow ；工艺参数；浇口位置目 录前 言 .11 塑件的结构与工艺分析 .21.1 塑件的成型工艺分析 .21.1.1 塑件的工艺 .21.2 塑件的材料选择 .32 塑件的 Moldflow 分析 .42.1 Moldflow 简介 .42.2 塑件 Moldflow 分析流程 .43 塑件的冷却分析 .73.1 冷却分析的概念 .73.1.1 影响冷却系统的因素 .73.2 流动分析解果 .74 塑件的浇口位置数据分析 .104.1 浇口位置设计理论知识 .104.2 浇口位置选择图文对比 .104.3 塑件数据分析对比 .12总 结 .18致 谢 .19附 录 .20参考文献 .210前 言模具工业作为“工业之母”是国民经济发展的重要基础工业之一，其生产水平的高低是一个国家加工行业发展水平的重要标志。而作为其中的塑料模具近年来发展也很快，在国内模具工业产值中所占的比例不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件，工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。在现代塑料成型加工工业中，正确的加工工艺、高效的设备、先进的模具以及计算机辅助模具设计和制造是影响塑件生产的四大重要因素，而塑料模对塑料成型加工工艺的实现、保证塑件的质量起着极为重要的作用。从近年来看，越来越多的企业运用注塑模流分析技术进行模具设计，其主要原因是它能高效率分析出设计方案，能够给设计师减少不必要的麻烦，能够为企业降低生产成本，提高生产效率。此次实例就是讲解如何利用 Moldflow 对产品的冷却结构、浇口位置进行工艺分析，最后完成对设计方案的确定。11 塑件的结构与工艺分析1.1 塑件的成型工艺分析1.1.1 塑件的工艺如图 1-1 所示，子弹头积木的草图。图 1-1 子弹头积木草图如图 1-2 所示，子弹头积木的立体图。图 1-2 子弹头积木立体图2产品名称：子弹头积木产品材料：PP产品数量：大批量生产塑件尺寸：如图 1-1 所示产品精度：中、低精度要求：其塑件表面要求无凹痕，尺寸均无精度要求，可按 MT10 级精度查公差值1.2 塑件的材料选择聚丙烯（PP）（1）基本特性在热塑性塑料中，聚丙烯也是一种后起之秀的塑料。它的比重仅为 0.900.91/cm，在机械性能方面，如屈服强度、压缩强度、抗拉强度、硬度等均优于低压聚乙烯。PP 是一种半结晶性材料。它比 PE 要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的 PP 温度低于0以下时非常脆，因此许多商业的 PP 材料是加入 14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。 共聚物型的 PP 材料有较低的热扭曲温度(100)、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP 的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP 的维卡软化温度为 150。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP 不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对 PP 进行改性，PP 也不象 PE 那样在高温下仍具有抗氧化性。（2）主要用途PP 广泛用于家用电器、工业设备以及日常生活用品等领域，如注塑衣架、凳子、玩具、电风扇叶、电视剧外壳等；工业机械中的把手、仪表盘、轴承、手柄等。（3）成型特点成型收缩范围大，易发生缩孔，凹痕及变形；聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模温为 80，低温过低会造成制品表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。32 塑件的 Moldflow 分析2.1 Moldflow 简介Moldflow 是全球领先的塑料注塑成型生产解决方案计算机软件和咨询公司。Moldflow 软件适用于优化塑料、优化塑料结构、优化注塑工艺参数，并提供解决方案，帮助设计人员从设计到注塑整个流程中的优化工作，降低企业生产成本，提高生产效益。它还是一个提供深入制件和模具分析包软件，它提供强大分析功能、可视化功能和项目管理工具。它让制作者对塑件的几何形状、材料的选择、模具设计及工艺参数设置进行优化，以获得高质量产品。2.2 塑件 Moldflow 分析流程模流分析主要包括三大步骤：分析前处理、建模、分析后处理。操作步骤如下：（1） 打开 Moldflow，创建新工程，如图 2-1 所示。图 2-1 创建新工程（2） 点击导入命令，导入文件，如图 2-2 所示。图 2-2 导入文件（3） 点击生成网格命令，如图 2-3 所示。4图 2-3 生成网格（4） 点击型腔重复，如图 2-4 所示。图 2-4 型腔重复（5） 选择注射位置，如图 2-5 所示。5图 2-5 注射位置（6） 点击流道系统，点击下一步，下一步，完成，如图 2-6 所示。图 2-6 流道系统（7） 如图 2-7 所示，点击冷却回路，再下一步，下一步，完成，最后生成报告。图 2-7 冷却回路63 塑件的冷却分析3.1 冷却分析的概念塑件冻结后的冷却阶段是指浇口塑料熔体完全冻结时起到塑件从型腔中顶出时为止。此时，型腔内压力迅速下降，型腔内塑料熔体在这阶段内主要是继续进行冷却，以便塑件在脱模时有足够的刚度而不发生扭曲变形。在 Moldflow 中，冷却分析是用来模拟熔体在模具内的热量传递情况，从而判断塑件冷却效果优劣。3.1.1 影响冷却系统的因素冷却系统是用来冷却塑件、液压油、浇注系统及模具的，冷却效果的好坏对成型效率和塑件的质量影响很大。它是一个封闭的循环系统，将冷却介质分配到各个独立的回路上并对其流量进行控制。因此，影响冷却系统的因素主要包括以下几点：（1） 塑料熔体与模板间的热导率。（2） 塑件熔体与模板界面到模板与冷却介质界面的热导率。（3） 模板与冷却介质的热导率。冷却回道的创建，如图 3-1 所示。图 3-1 冷却回道3.2 流动分析解果（1）如图 3-2 所示，最长的填充时间为 0.5363s。7图 3-2 填充时间（2） 如图 3-3 所示，子弹头积木的压力切换时的压力为 32.44MPa。图 3-3 压力切换时压力（3） 图 3-4 所示为压力分布图，末端压力为 30.02MPa。图 3-4 填充末端压力8（4） 图 3-5 为注射、保压、冷却整个过程变化图。图 3-5 注射位置处压力（5） 图 3-6 为产品上的熔接位置，熔接线存在直接影响塑件外观质量和力学性能。图 3-6 熔接线94 塑件的浇口位置数据分析4.1 浇口位置设计理论知识浇口是流道和型腔的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是为了使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔；型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。因此选择产品的浇口位置时，一般遵循以下几个原则：（1）浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；（2）浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使具流程为最短；（3）浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对型腔中宽畅，厚壁部位，以便于塑料顺利流入；（4）浇口位置应开设在塑件截面最厚处；（5）避免塑料在流下型腔时直冲型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件变形；（6）尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要部位；（7）浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行的方向均匀地流入，并有利于型腔内气体的排出；（8）浇口应设置在制品上最易清除的部位，同时尽可能不影响产品外观。4.2 浇口位置选择图文对比方案一： 方案二:（1） 填充时间，如图 4-1 所示。图 4-1 填充时间（2） 填充压力，如图 4-2 所示。10图 4-2 填充压力（3） 塑件流动速率，如图 4-3 所示。图 4-3 流动速率（4） 锁模力大小，如图 4-4 所示。图 4-4 锁模力（5） 速度与压力切换时的压力，如图 4-5 所示。11图 4-5 速度与压力切换时的压力4.3 塑件数据分析对比方案一：（1）模型细节 :网格类型 = 双层面网格匹配百分比 = 79.3 %相互网格匹配百分比 = 73.3 %节点总数 = 2273注射位置节点总数 = 1注射位置节点标签是: 53单元总数 = 4396零件单元数 = 4256主流道/流道/浇口单元数 = 72管道单元数 = 68连接器单元数 = 0分型面法线 (dx) = 0.0000(dy) = 0.0000(dz) = 1.0000三角形单元的平均纵横比 = 3.2383三角形单元的最大纵横比 = 38.7058具有最大纵横比的单元数 = 2236三角形单元的最小纵横比 = 1.1547具有最小纵横比的单元数 = 16012总体积 = 6.4898 cm 3充填时间 = 0.4825 s最初充填的体积 = 0.0000 cm 3要充填的体积 = 6.4898 cm 3要充填的零件体积 = 5.2428 cm 3要充填的主流道/流道/浇口体积 = 1.2469 cm 3总投影面积 = 12.2949 cm 2（2）填充数据分析：如表 4-1 所示，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 4-1 填充数据时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.024 4.06 5.37 0.00 12.42 V0.050 8.80 7.17 0.00 13.07 V0.073 13.29 8.14 0.01 13.18 V0.098 17.93 9.13 0.03 13.19 V0.121 20.99 18.93 0.27 12.90 V0.147 25.91 19.93 0.30 13.31 V0.170 30.38 20.44 0.31 13.36 V0.195 35.19 20.92 0.33 13.37 V0.220 39.88 21.30 0.34 13.38 V0.245 44.70 21.71 0.35 13.40 V0.271 49.78 22.13 0.36 13.40 V0.291 53.44 22.44 0.38 13.40 V0.319 58.91 22.88 0.39 13.41 V0.341 63.12 23.22 0.41 13.41 V130.369 68.41 23.68 0.43 13.42 V0.389 72.26 24.09 0.45 13.43 V0.411 76.56 24.57 0.48 13.43 V0.435 80.95 25.12 0.51 13.43 V0.459 85.45 25.83 0.55 13.44 V0.482 89.83 27.15 0.64 13.45 V0.507 94.14 29.79 0.83 13.45 V0.531 98.37 32.32 1.05 13.45 V0.533 98.64 32.44 1.09 13.15 V/P0.534 98.89 31.43 1.11 11.11 P0.536 100.00 30.02 1.09 11.11 已填充充填阶段结果摘要 :最大注射压力 (在 0.5326 s) = 32.4433 MPa充填阶段结束的结果摘要 :充填结束时间 = 0.5363 s总重量(零件 + 流道) = 4.7603 g最大锁模力 - 在充填期间 = 1.1134 tonne零件的充填阶段结果摘要 :总体温度 - 最大值 (在 0.534 s) = 223.6187 C总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.121 s) = 222.1942 C总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.534 s) = 185.4444 C总体温度 - 最小值 (在 0.534 s) = 100.8226 C剪切应力 - 最大值 (在 0.531 s) = 0.2156 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.121 s) = 0.1788 MPa剪切速率 - 最大值 (在 0.507 s) = 1.7682E+004 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.121 s) = 1.6126E+004 1/s方案二：（1）模型细节 :网格类型 = 双层面14网格匹配百分比 = 79.4 %相互网格匹配百分比 = 73.3 %节点总数 = 2216注射位置节点总数 = 1注射位置节点标签是: 36单元总数 = 4337零件单元数 = 4252主流道/流道/浇口单元数 = 43管道单元数 = 42连接器单元数 = 0分型面法线 (dx) = 0.0000(dy) = 0.0000(dz) = 1.0000三角形单元的平均纵横比 = 3.2383三角形单元的最大纵横比 = 38.7058具有最大纵横比的单元数 = 2236三角形单元的最小纵横比 = 1.1547具有最小纵横比的单元数 = 160总体积 = 6.9012 cm 3充填时间 = 0.6371 s最初充填的体积 = 0.0000 cm 3要充填的体积 = 6.9012 cm 3要充填的零件体积 = 5.2435 cm 3要充填的主流道/流道/浇口体积 = 1.6577 cm 3总投影面积 = 13.4062 cm 2（2）填充数据分析：如表 4-2 所示，充填阶段: 状态: V = 速度控制P = 压力控制15V/P = 速度/压力切换表 4-2 填充数据时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.037 5.52 0.49 0.00 10.81 V0.068 10.09 0.81 0.01 10.81 V0.097 14.33 1.08 0.01 10.76 V0.132 19.48 1.58 0.02 10.52 V0.159 23.03 5.06 0.16 3.95 V0.192 26.09 15.63 0.53 10.52 V0.224 30.68 16.87 0.58 10.68 V0.257 35.46 17.76 0.61 10.66 V0.288 39.90 18.62 0.65 10.71 V0.319 44.25 19.40 0.68 10.74 V0.352 48.97 20.09 0.71 10.76 V0.383 53.33 20.66 0.74 10.77 V0.414 57.81 21.22 0.77 10.78 V0.448 62.63 21.79 0.80 10.78 V0.482 67.51 22.34 0.83 10.80 V0.510 71.54 22.80 0.86 10.80 V0.544 76.18 23.79 0.92 10.75 V0.575 80.54 24.62 0.97 10.82 V0.609 85.37 25.48 1.03 10.82 V0.637 89.27 26.37 1.10 10.83 V0.670 93.74 28.28 1.28 10.82 V0.701 97.79 31.92 1.60 10.83 V0.706 98.42 32.32 1.65 10.56 V/P0.711 99.00 29.02 1.60 6.84 P0.714 100.00 27.14 1.53 5.60 已填充16充填阶段结果摘要 :最大注射压力(在 0.7063 s) = 32.3249 MPa充填阶段结束的结果摘要 :充填结束时间 = 0.7143 s总重量(零件 + 流道) = 5.2200 g最大锁模力 - 在充填期间 = 1.6547 tonne零件的充填阶段结果摘要 :总体温度 - 最大值 (在 0.706 s) = 223.3220 C总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.192 s) = 221.6710 C总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.711 s) = 171.6280 C总体温度 - 最小值 (在 0.711 s) = 74.0451 C剪切应力 - 最大值 (在 0.706 s) = 0.2070 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.192 s) = 0.2068 MPa剪切速率 - 最大值 (在 0.192 s) = 1.7832E+004 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.192 s) = 1.7832E+004 1/s根据 moldflow 的分析出塑件温度、压力、锁模力等的图文以及填充数据等的对比，发现方案一更加优于方案二，因此在此次的设计中选择方案一。17总 结在本次的塑料模具设计分析中，我选用的题材是“子弹头积木 Moldflow 设计分析” ，在这设计过程中运用的绘图工具是 CAD 和 UG，而占据文章最主要的还是 Moldflow 软件的分析。还记得刚开始制作论文时，一直对选题犹豫不决，不知何从下笔，后来在老师给的提点下，才确定了本次选题的内容。对于塑料模具这个实践性特别强的设计课题，老师对我们进行了大量的教学，我也查阅了大量关于塑料模具的书籍。在设计过程中，我就因对于此次模具的推出机构不解询问老师，老师在了解我所设计产品后，不厌其烦的悉心为我解答直到我们完全掌握为止。当一切都确定好了，就开始进入绘图阶段了。首先是 UG 绘制三维图，但由于之前对于 UG 不能够熟练运用，在绘图过程中不断出现些问题，不过后来在同学的帮助之下问题都一一解决，也正因为这次毕业设计，让我对于软件知识又多了一分的了解。弄完这一切后就是将三维图转成 CAD 中的二维图标注，最后就是进行 Moldflow 分析了，在进行模流分析时也出现了一些问题，对于浇口位置的选择一直困扰着我，后来在经过同学和老师的解答下，才使我跨过了这道坎，最终完成设计。这次的毕业设计不仅让我进一步了解了绘图软件的应用，同时也巩固了我之前在使用 Word 方面的使用，为我们以后在生活中对于软件的运用有了新的认知。在经历了这几周的设计后，虽然在这过程中有过失败，也枯燥无聊过，但当回想起之前经历的一切心中有说不出的喜悦和欣慰，觉得之前的付出都是值得的。同时也让我明白了凡事贵在坚持，加强团队合作精神重要性，不得不说这次的毕业设计为我的人生上了重要的一节教学课。18致 谢时间如白驹过隙，很快我们为期三年的大学生活即将结束，这意味着我们要走上工作岗位，虽然有千万种的不舍，但还得进入社会这所大学 。对于本次毕业论文设计，我要感谢老师对于论文的选题，构思到最后定稿给予细心指导，让我能完成论文的设计。在学习中，老师对于工作兢兢业业，对于教学严谨、一丝不苟的态度始终激励着我。在我们交完初稿后，老师不厌其烦的帮我们审阅，并当面指导，让我们的论文精益求精。最后，还要感谢同学在我学习中出现困难的时候给予帮助，以及三年来那些为我指路的老师。在此，谨向老师表示崇高的敬意和感谢！19附 录附录 A 子弹头积木 材料：PP零件草图 20参考文献1 朱俊杰，梁丰. 模具结构优化及 CAE 应用. 四川：西南交通大学出版社，2014.2 褚建忠. 塑料模具设计基础及项目实践. 浙江：浙江大学出版社，2015.3 王刚，单岩. Moldflow 模具分析应用实例. 北京：清华大学出版社，2005.4 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计. 北京：机械工艺出版社，2008.5 欧麦嘉，周泽宇. 现代注塑模设计与制造. 北京：电子工业出版社，2007.6 陈志刚. 塑料成型工艺及模具设计. 北京：机械工业出版社，2007.7 申开智. 塑料成型模具. 北京：中国轻工业出版社，2005.8 邹继强. 塑料制品及其成型模具设计. 北京：清华大学出版社，2005.9 洪慎章. 实用注塑成型及模具设计. 北京：机械工业出版社，2006.10 宋玉恒塑料注塑模具设计手册北京：航空工业出版社，1994 编号 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目: 子弹头积木 Moldflow 设计分析学生姓名:学 号:院（系）:专业班级:指导教师:职 称:年 月开题报告一、课题来源、选题依据、课题研究目的、应用价值课题来源：当今生活中，越来越多的家长培养孩子的动手能力，本次的设计就是为了设计出既能培养孩子动手能力又能开发智力的积木，模流分析软件对子弹头积木进行制造工艺的模拟和分析，因此本次设计有很大的重要意义。选题依据:1.注塑模加工出来的塑料零件尺寸精度高，重量轻，形状较复杂。2.模流分析分析软件的操作方便，适用于任何塑料制品的模拟分析。3.子弹头积木经过模流分析之后，降低了模具的生产成本。课题研究目的：通过分析材料的性质与用途来确定所采用的材料，然后通过模流分析软件的工艺参数的结果，确定子弹头积木的浇口位置和冷却流道的设计。应用价值：通过模流分析软件对子弹头积木进行分析与设计，以此来大大提高材料的利用率以及成本费用。二、课题研究的基本思路、研究的关键问题和研究手段（途径）课题研究基本思路：1.选择塑件的尺寸和材料；2.简单的介绍了 Moldflow 软件的功能与应用，还有软件的简单运用；3.对网格、浇口位置、浇注系统还有冷却系统进行模拟分析，最终确定最佳的方案；4.对这次毕业设计的总结，在做毕业设计遇到的问题及解决的方案进行分析与反思。研究的关键问题：1.塑件的最佳浇口位置；2.塑件的进浇方式；3.塑件的冷却方式的水管设计；4.各类尺寸的选择。研究手段1.去图书馆查阅相关资料；2.同学之间进行相互讨论；3.找指导老师进行询问。三、论文的主体框架和主要内容概述本文主题框架：（1）确定零件的材料以及网格的划分；（2）充填分析及优化；（3）浇注系统的建立和分析；（4）点浇口位置的分析与比较；（5）冷却系统的创建及优化。主要内容概述：首先先进行网格的划分、网格的诊断与修复与修复，诊断的内容包括三角形单元数量，连通区域，自由边及交叉边，匹配百分比等等。接着充填分析，包括材料的选择、浇口位置的确定和充填分析。然后浇注系统的建立与分析，分析点浇口位置的参数，确定最终的浇注方式。最后创建冷却系统进行分析，确定最佳的冷却方式，从而的到最优的方案。四、论文工作进度与安排起讫日期 工作内容 达到要求毕业设计辅导，学生进行相关准备工作，选题并审批。 选题审批完成教师下发任务书，学生完成开题报告，教师审核。 完成开题报告学生提交开题报告并开始设计，教师指导。开题报告审核完成，并已开始设计老师指导，学生更改并定稿。 毕业设计最终稿完成提交毕业设计材料（电子稿与纸质稿） 。 材料上交完成毕业设计答辩。五、指导教师意见指导教师：年 月 日六、所在专业负责人审查意见专业负责人：年 月 日七、参考文献阅读清单（要求 8 篇以上）序 号 题 目 （ 及 作 者 ） 出 处（ 书 籍 及 出 版 社 、 期 刊 名 及 期 刊 卷 期 号 等 ）1 朱俊杰，梁丰. 模具结构优化及 CAE 应用 四川：西南交通大学出版社，20142 褚建忠. 塑料模具设计基础及项目实践 浙江：浙江大学出版社，20153 王刚，单岩. Moldflow 模具分析应用实例 北京：清华大学出版社，20054 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计 北京：机械工艺出版社，20085 欧麦嘉，周泽宇. 现代注塑模设计与制造 北京：电子工业出版社，20076 陈志刚. 塑料成型工艺及模具设计 北京：机械工业出版社，20077 申开智. 塑料成型模具 北京：中国轻工业出版社，20058 邹继强. 塑料制品及其成型模具设计 北京：清华大学出版社，2005苏州健雄职业技术学院毕业设计（论文）评价表（指导教师用）学生： 设计（论文）题目：子弹头积木 Moldflow 设计分析成绩评定评价项目 评价要素 评价内涵 满分 得分 检查01 选题方向 和范围 符合本专业的培养目标，基本达到科学研究和实践能力培养和锻炼的目的。 602 难易度 满足专业教学计划中对素质、能力和知识结构的要求，有一定难度，工作量适当。 4选题质量03 理论意义和实际 应用价值选题符合本学科专业的发展，符合科技、经济和社会发展的需要，解决理论或实际工作中的问题，并能理论联系实际，具有一定的科技、应用的参考价值。504 查阅和应用文献 资料能力基本掌握检索中外文献资料的方法，对资料进行初步分析、综合、归纳等整理，并能适当应用。1305 综合运用知识能力能够综合应用所学知识，对课题所研究问题进行分析，研究目标明确，内容具体，且具有一定的深度。1106 研究方法 与手段 较熟练运用本专业的方法、手段和工具开展课题的分析、设计和实施工作。 707 实验技能和实践 能力 已基本掌握了专业技能和研究设计方法，实践能力较强。 9能力水平08 创新意识能够在前人工作的基础上，进行科学的分析与综合，提出问题，探索解决问题的方法、手段有一定的特色或新意，结论有新见解。709 内容与写作 较完整地反映实际完成的工作，概念清楚，内容基本正确，数据可靠，结果可信。 710 结构与水平 结构较严谨，语言通顺，立论正确，论据充分，分析较深入，结论基本正确。 1111 要求与规范 化程度符合本院的毕设工作的规范要求，论文中的术语、格式、图表、数据、公式、引用、标注及参考文献均符合规范。12设计（论文）质量12 成果与成效有一定的实用价值；有实物作品、实际运行的原型系统；初步得到应用或具有应用前景的成果。8综合意见 100指导教师签字： 时间： 2017 届学生毕业设计（论文）材料袋题 目： 子弹头积木 Moldflow 设计分析学生姓名：学 号：院（系）：专业班级：指导教师：职 称：材 料 目 录序号 名 称 数量 备注1 毕业设计（论文）选题审批表 12 毕业设计（论文）任务书 13 毕业设计（论文）开题报告 14 毕业设计（论文）指导教师评阅表 15 毕业设计（论文）评阅教师评阅表 16 毕业设计（论文）答辩记录 17 毕业设计（论文）答辩审查及成绩评定表 18 毕业设计（论文） （附所有电子资料） 1双面打印、装订（封面用牛皮纸）9 其它材料（如大学生论文检测报告单等） 1年 月 日毕业设计（论文）答辩记录毕业设计（论文）题目 子弹头积木 Moldflow 设计分析指导教师 职 称 工作单位答辩日期、时间答辩组成员（签字）：答辩记录：记录人（签字）：年 月 日答辩组组长（签字）：年 月 日摘 要此次我所设计的是子弹头塑料积木，塑料模具作为模具的一种，因为其加工的成本低廉且易成形，日渐运用广泛。在塑料模具设计流程中，主要运用 UG、CAD 绘制图形，再运用 moldflow 软件对该模具的浇口位置、工艺参数、数据流动等进行分析，从而设计出既节能省料又精致的塑料玩具模型。关键词：子弹头积木；moldflow ；工艺参数；浇口位置目 录前 言 .11 塑件的结构与工艺分析 .21.1 塑件的成型工艺分析 .21.1.1 塑件的工艺 .21.2 塑件的材料选择 .32 塑件的 Moldflow 分析 .42.1 Moldflow 简介 .42.2 塑件 Moldflow 分析流程 .43 塑件的冷却分析 .73.1 冷却分析的概念 .73.1.1 影响冷却系统的因素 .73.2 流动分析解果 .74 塑件的浇口位置数据分析 .104.1 浇口位置设计理论知识 .104.2 浇口位置选择图文对比 .104.3 塑件数据分析对比 .12总 结 .18致 谢 .19附 录 .20参考文献 .210前 言模具工业作为“工业之母”是国民经济发展的重要基础工业之一，其生产水平的高低是一个国家加工行业发展水平的重要标志。而作为其中的塑料模具近年来发展也很快，在国内模具工业产值中所占的比例不断扩大，如：家用电器、仪器仪表，建筑器材，汽车工业、日用五金等众多领域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一个设计合理的塑料件往往能代替多个传统金属件，工业产品和日用产品塑料化的趋势不断上升。在现代塑料成型加工工业中，正确的加工工艺、高效的设备、先进的模具以及计算机辅助模具设计和制造是影响塑件生产的四大重要因素，而塑料模对塑料成型加工工艺的实现、保证塑件的质量起着极为重要的作用。从近年来看，越来越多的企业运用注塑模流分析技术进行模具设计，其主要原因是它能高效率分析出设计方案，能够给设计师减少不必要的麻烦，能够为企业降低生产成本，提高生产效率。此次实例就是讲解如何利用 Moldflow 对产品的冷却结构、浇口位置进行工艺分析，最后完成对设计方案的确定。11 塑件的结构与工艺分析1.1 塑件的成型工艺分析1.1.1 塑件的工艺如图 1-1 所示，子弹头积木的草图。图 1-1 子弹头积木草图如图 1-2 所示，子弹头积木的立体图。图 1-2 子弹头积木立体图2产品名称：子弹头积木产品材料：PP产品数量：大批量生产塑件尺寸：如图 1-1 所示产品精度：中、低精度要求：其塑件表面要求无凹痕，尺寸均无精度要求，可按 MT10 级精度查公差值1.2 塑件的材料选择聚丙烯（PP）（1）基本特性在热塑性塑料中，聚丙烯也是一种后起之秀的塑料。它的比重仅为 0.900.91/cm，在机械性能方面，如屈服强度、压缩强度、抗拉强度、硬度等均优于低压聚乙烯。PP 是一种半结晶性材料。它比 PE 要更坚硬并且有更高的熔点。由于均聚物型的 PP 温度低于0以下时非常脆，因此许多商业的 PP 材料是加入 14%乙烯的无规则共聚物或更高比率乙烯含量的钳段式共聚物。 共聚物型的 PP 材料有较低的热扭曲温度(100)、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有有更强的抗冲击强度。PP 的强度随着乙烯含量的增加而增大。PP 的维卡软化温度为 150。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP 不存在环境应力开裂问题。通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对 PP 进行改性，PP 也不象 PE 那样在高温下仍具有抗氧化性。（2）主要用途PP 广泛用于家用电器、工业设备以及日常生活用品等领域，如注塑衣架、凳子、玩具、电风扇叶、电视剧外壳等；工业机械中的把手、仪表盘、轴承、手柄等。（3）成型特点成型收缩范围大，易发生缩孔，凹痕及变形；聚丙烯热容量大，注射成型模具必须设计能充分冷却的冷却回路；聚丙烯成型的适宜模温为 80，低温过低会造成制品表面光泽差或产生熔接痕等缺陷。温度过高会产生翘曲现象。32 塑件的 Moldflow 分析2.1 Moldflow 简介Moldflow 是全球领先的塑料注塑成型生产解决方案计算机软件和咨询公司。Moldflow 软件适用于优化塑料、优化塑料结构、优化注塑工艺参数，并提供解决方案，帮助设计人员从设计到注塑整个流程中的优化工作，降低企业生产成本，提高生产效益。它还是一个提供深入制件和模具分析包软件，它提供强大分析功能、可视化功能和项目管理工具。它让制作者对塑件的几何形状、材料的选择、模具设计及工艺参数设置进行优化，以获得高质量产品。2.2 塑件 Moldflow 分析流程模流分析主要包括三大步骤：分析前处理、建模、分析后处理。操作步骤如下：（1） 打开 Moldflow，创建新工程，如图 2-1 所示。图 2-1 创建新工程（2） 点击导入命令，导入文件，如图 2-2 所示。图 2-2 导入文件（3） 点击生成网格命令，如图 2-3 所示。4图 2-3 生成网格（4） 点击型腔重复，如图 2-4 所示。图 2-4 型腔重复（5） 选择注射位置，如图 2-5 所示。5图 2-5 注射位置（6） 点击流道系统，点击下一步，下一步，完成，如图 2-6 所示。图 2-6 流道系统（7） 如图 2-7 所示，点击冷却回路，再下一步，下一步，完成，最后生成报告。图 2-7 冷却回路63 塑件的冷却分析3.1 冷却分析的概念塑件冻结后的冷却阶段是指浇口塑料熔体完全冻结时起到塑件从型腔中顶出时为止。此时，型腔内压力迅速下降，型腔内塑料熔体在这阶段内主要是继续进行冷却，以便塑件在脱模时有足够的刚度而不发生扭曲变形。在 Moldflow 中，冷却分析是用来模拟熔体在模具内的热量传递情况，从而判断塑件冷却效果优劣。3.1.1 影响冷却系统的因素冷却系统是用来冷却塑件、液压油、浇注系统及模具的，冷却效果的好坏对成型效率和塑件的质量影响很大。它是一个封闭的循环系统，将冷却介质分配到各个独立的回路上并对其流量进行控制。因此，影响冷却系统的因素主要包括以下几点：（1） 塑料熔体与模板间的热导率。（2） 塑件熔体与模板界面到模板与冷却介质界面的热导率。（3） 模板与冷却介质的热导率。冷却回道的创建，如图 3-1 所示。图 3-1 冷却回道3.2 流动分析解果（1）如图 3-2 所示，最长的填充时间为 0.5363s。7图 3-2 填充时间（2） 如图 3-3 所示，子弹头积木的压力切换时的压力为 32.44MPa。图 3-3 压力切换时压力（3） 图 3-4 所示为压力分布图，末端压力为 30.02MPa。图 3-4 填充末端压力8（4） 图 3-5 为注射、保压、冷却整个过程变化图。图 3-5 注射位置处压力（5） 图 3-6 为产品上的熔接位置，熔接线存在直接影响塑件外观质量和力学性能。图 3-6 熔接线94 塑件的浇口位置数据分析4.1 浇口位置设计理论知识浇口是流道和型腔的连接部分，也是注塑模进料系统的最后部分，其基本作用是为了使从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔；型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。因此选择产品的浇口位置时，一般遵循以下几个原则：（1）浇口位置应尽量选择在分型面上，以便于模具加工及使用时浇口的清理；（2）浇口位置距型腔各个部位的距离应尽量一致，并使具流程为最短；（3）浇口的位置应保证塑料流入型腔时，对型腔中宽畅，厚壁部位，以便于塑料顺利流入；（4）浇口位置应开设在塑件截面最厚处；（5）避免塑料在流下型腔时直冲型腔壁、型芯或嵌件，使塑料能尽快流入到型腔各部位，并避免型芯或嵌件变形；（6）尽量避免使制品产生熔接痕，或使其熔接痕产生在制品不重要部位；（7）浇口位置及其塑料流入方向，应使塑料在流入型腔时，能沿着型腔平行的方向均匀地流入，并有利于型腔内气体的排出；（8）浇口应设置在制品上最易清除的部位，同时尽可能不影响产品外观。4.2 浇口位置选择图文对比方案一： 方案二:（1） 填充时间，如图 4-1 所示。图 4-1 填充时间（2） 填充压力，如图 4-2 所示。10图 4-2 填充压力（3） 塑件流动速率，如图 4-3 所示。图 4-3 流动速率（4） 锁模力大小，如图 4-4 所示。图 4-4 锁模力（5） 速度与压力切换时的压力，如图 4-5 所示。11图 4-5 速度与压力切换时的压力4.3 塑件数据分析对比方案一：（1）模型细节 :网格类型 = 双层面网格匹配百分比 = 79.3 %相互网格匹配百分比 = 73.3 %节点总数 = 2273注射位置节点总数 = 1注射位置节点标签是: 53单元总数 = 4396零件单元数 = 4256主流道/流道/浇口单元数 = 72管道单元数 = 68连接器单元数 = 0分型面法线 (dx) = 0.0000(dy) = 0.0000(dz) = 1.0000三角形单元的平均纵横比 = 3.2383三角形单元的最大纵横比 = 38.7058具有最大纵横比的单元数 = 2236三角形单元的最小纵横比 = 1.1547具有最小纵横比的单元数 = 16012总体积 = 6.4898 cm 3充填时间 = 0.4825 s最初充填的体积 = 0.0000 cm 3要充填的体积 = 6.4898 cm 3要充填的零件体积 = 5.2428 cm 3要充填的主流道/流道/浇口体积 = 1.2469 cm 3总投影面积 = 12.2949 cm 2（2）填充数据分析：如表 4-1 所示，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 4-1 填充数据时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.024 4.06 5.37 0.00 12.42 V0.050 8.80 7.17 0.00 13.07 V0.073 13.29 8.14 0.01 13.18 V0.098 17.93 9.13 0.03 13.19 V0.121 20.99 18.93 0.27 12.90 V0.147 25.91 19.93 0.30 13.31 V0.170 30.38 20.44 0.31 13.36 V0.195 35.19 20.92 0.33 13.37 V0.220 39.88 21.30 0.34 13.38 V0.245 44.70 21.71 0.35 13.40 V0.271 49.78 22.13 0.36 13.40 V0.291 53.44 22.44 0.38 13.40 V0.319 58.91 22.88 0.39 13.41 V0.341 63.12 23.22 0.41 13.41 V130.369 68.41 23.68 0.43 13.42 V0.389 72.26 24.09 0.45 13.43 V0.411 76.56 24.57 0.48 13.43 V0.435 80.95 25.12 0.51 13.43 V0.459 85.45 25.83 0.55 13.44 V0.482 89.83 27.15 0.64 13.45 V0.507 94.14 29.79 0.83 13.45 V0.531 98.37 32.32 1.05 13.45 V0.533 98.64 32.44 1.09 13.15 V/P0.534 98.89 31.43 1.11 11.11 P0.536 100.00 30.02 1.09 11.11 已填充充填阶段结果摘要 :最大注射压力 (在 0.5326 s) = 32.4433 MPa充填阶段结束的结果摘要 :充填结束时间 = 0.5363 s总重量(零件 + 流道) = 4.7603 g最大锁模力 - 在充填期间 = 1.1134 tonne零件的充填阶段结果摘要 :总体温度 - 最大值 (在 0.534 s) = 223.6187 C总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.121 s) = 222.1942 C总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.534 s) = 185.4444 C总体温度 - 最小值 (在 0.534 s) = 100.8226 C剪切应力 - 最大值 (在 0.531 s) = 0.2156 MPa剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.121 s) = 0.1788 MPa剪切速率 - 最大值 (在 0.507 s) = 1.7682E+004 1/s剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.121 s) = 1.6126E+004 1/s方案二：（1）模型细节 :网格类型 = 双层面14网格匹配百分比 = 79.4 %相互网格匹配百分比 = 73.3 %节点总数 = 2216注射位置节点总数 = 1注射位置节点标签是: 36单元总数 = 4337零件单元数 = 4252主流道/流道/浇口单元数 = 43管道单元数 = 42连接器单元数 = 0分型面法线 (dx) = 0.0000(dy) = 0.0000(dz) = 1.0000三角形单元的平均纵横比 = 3.2383三角形单元的最大纵横比 = 38.7058具有最大纵横比的单元数 = 2236三角形单元的最小纵横比 = 1.1547具有最小纵横比的单元数 = 160总体积 = 6.9012 cm 3充填时间 = 0.6371 s最初充填的体积 = 0.0000 cm 3要充填的体积 = 6.9012 cm 3要充填的零件体积 = 5.2435 cm 3要充填的主流道/流道/浇口体积 = 1.6577 cm 3总投影面积 = 13.4062 cm 2（2）填充数据分析：如表 4-2 所示，充填阶段: 状态: V = 速度控制P = 压力控制15V/P = 速度/压力切换表 4-2 填充数据时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.037 5.52 0.49 0.00 10.81 V0.068 10.09 0.81 0.01 10.81 V0.097 14.33 1.08 0.01 10.76 V0.132 19.48 1.58 0.02 10.52 V0.159 23.03 5.06 0.16 3.95 V0.192 26.09 15.63 0.53 10.52 V0.224 30.68 16.87 0.58 10.68 V0.257 35.46 17.76 0.61 10.66 V0.288 39.90 18.62 0.65 10.71 V0.319 44.25 19.40 0.68 10.74 V0.352 48.97 20.09 0.71 10.76 V0.383 53.33 20.66 0.74 10.77 V0.414 57.81 21.22 0.77 10.78 V0.448 62.63 21.79 0.80 10.78 V0.482 67.51 22.34 0.83 10.80 V0.510 71.54 22.80 0.86 10.80 V0.544 76.18 23.79 0.92 10.75 V0.575 80.54 24.62 0.97 10.82 V0.609 85.37