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moldflow
软件
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摘 要高质量的注塑制品的获得，要有优秀的制品设计、模具设计和注塑成型工艺为前提。注塑制品的许多缺陷（如熔接痕、短射、零件变形等）皆与熔体在模具中的流动方式有关，因此对熔体流动方式的控制成为优化注塑成型工艺的关键。本次设计采用 Moldflow软件对眼镜盒的充模、冷却、翘曲等行为进行了动态模拟，及时的发现在注塑过程中可能发现的问题，进行设计改进，为该制品的模具设计及注塑工艺参数的确定提供了理论依据，从而改善制品的成型质量。关键词：注塑成型；Moldflow 软件；模流分析目 录前 言 .11 概述 .21.1 Moldflow 的基本功能 .21.2 产品分析 .22 零件导入 .43 网格划分 .53.1 具体操作 .53.2 网格纵横比的诊断 .54 最佳浇口位置的分析 .64.1 浇口的位置以及特点 .64.2 浇口的位置的确定 .65 浇注系统的选择 .95.1 浇注系统的介绍 .95.2 浇口的设计 .95.2.1 浇口作用 .95.2.2 浇口的类型 .95.3 浇口的选择 .95.3.1 充填时间 .105.3.2 熔接痕 .115.3.3 注射位置处压力 XY 图 .126 充填分析 .146.1 充填分析简介 .146.2 充填分析结果参数 .147 冷却系统的确定 .167.1 冷却分析简介 .167.2 冷却分析结果图 .17总 结 .19致 谢 .20参考文献 .210前 言随着塑料新材料和注塑成型技术的发展，塑料模的应用也变得越来越广泛，塑料产品的适用范围已经从日常生活用品扩展到机械电子行业、汽车行业、航空行业等领域，因此，对塑料制品成型的精度要求也变得越来越高。而依靠个人累积的经验和直觉判断的传统方法已经不能满足企业的生产要求了，企业对于注塑模流分析技术的运用也变得越来越多，通过模流分析技术的辅助，使得设计人员可以及早发现模具和成型中存在的问题，因而可以更为快捷的做出设计方案，有效的提高了工作效率并节约了成本。Moldflow 软件为模具结构优化、注塑成型设计及生产提供了高效的解决方法。注塑模具依成型特性区分为热固性塑胶模具、热塑性塑胶模具两种；依成型工艺区分为传塑模、吹塑模、铸塑模、热成型模、热压模、注射模等，其中热压模以溢料方式方式又可分为溢式，半溢式，不溢式三种，注射模以浇注系统又可分为冷流道模、热流道模两种；以按装卸方式可分为移动式、固定式两种。本次设计的产品采用的是注射模，冷流道模。Moldflow 软件是美国 MOLDFLOW 公司的产品，该公司自 1976 年发行了世界上第一套塑料注塑成型流动分析软件以来，一直主导塑料成型 CAE 软件市场。2000 年 4 月，收购了另一个世界著名的塑料成型分析软件 C-MOLD。从设计到加工，Moldflow 可以提供全套解决方案。Moldflow 软硬件技术为制件设计、模具设计、注塑生产等整个过程提供了非常有价值的信息和建议。Moldflow 软件的主要常用模块：模型的输入与修复、塑料材料与注塑机数据库、流动分析、冷却分析、翘曲分析、纤维填充曲线分析、优化注塑工艺参数、结构应力分析、确定合理的塑料收缩率、气体辅助成型分析、特殊注塑成型过程分析等。运用 Moldflow 的软件可以取得塑件壁厚的实际最小值，可以优化塑件的结构，降低耗材量以节约成本，缩短生产时间，使得塑件能够完全充填。本产品运用到了 Moldflow 软件的网格划分与修复、浇口位置设计、流动分析、冷却分析、工艺参数的调整等几个方面11 概述1.1 Moldflow 的基本功能（1）优化塑件一般对于塑料零件的质量关系来说，影响最大的无非是塑料模具的壁厚、浇口数量、位置以及流道系统设计等几个方面。如果仅凭借设计人员的个人经验来设计制品，设计出的制品误差太大。利用 Moldflow 软件，可以分析出零件最小的壁厚，因此能够快速地设计出企业想要的塑料制品。（2）优化模具结构Moldflow 软件能够快速的找出最佳的浇口位置以及浇注的方式。另外，由于塑料制品的种类繁多并且复杂的原因，这就导致了设计的注塑模具要经过多次的试模、修模才能完成。使用 Moldflow 软件，能够快速的对型腔尺寸、浇口位置、浇注系统和冷却系统等进行正确的设计与选择，而且还可以在计算机上进行调试与维修，能够大大的减少模具的损耗和误差，并保证了产品的质量。（3）优化注射压力有些设计师往往凭经验很难精确地设置最合理的加工参数，选择合适的材料和确定最优的工艺方案。Moldflow 软件可以自动选择最佳的注射压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力和保压时间、冷却时间等，来保证注塑出来的产品质量的最优化。1.2 产品分析此次设计选用的是很常见的塑料眼镜盒，材料是聚苯乙烯（HIPS） ，本产品模具结构较为简单，没有通孔也没有其他较为复杂的结构。该产品要求进行大批量生产，产品精度要求外表光滑，没有明显缺陷即可。未注公差等级取 MT。图 1-1 眼镜盒零件图（UG）图 1-2 眼镜盒二维图（CAD）2图 1-1 零件图图 1-2 二维图32 零件导入新 建 一 个 工 作 目 录 “眼 镜 盒 Moldflow”。 新 建 工 程 启 动 MPI。 选中“眼镜盒.stl”文件，将零件模型导入到工程项目中。将网格类型设置为“Fusion ”,如图 2-1 所示。图 2-1 零件导入43 网格划分3.1 具体操作点 击 任 务 栏 中 的 网 格 选 项 栏 ， 接 着 点 击 生 成 网 格 ， 曲 面 上 的 全 局 边 长 为 4mm；选 择 在 浇 口 附 近 应 用 额 外 细 化 ， 相 对 边 长 为 20%； 最 后 点 击 立 即 划 分 网 格 。 如 图3-1图 3-1 1 生成网格立即划分网格后，系统开始自动对模型进行划分和匹配。通过网络日志我们可以了解到网格的类型，曲面上的网格边长等。网格划分完成后，再点击上方的网格统计，如图 3-2。 图 3-2 网格统计3.2 网格纵横比的诊断网格统计完之后，根据统计出的数据进行网格纵横比对比。网格从横比即为三角形网格的最长边与三角形的高的比值。网格纵横比越大，则产品的质量越差。最小的网格纵横比应该在 68 的范围内，而最大的网格纵横比应在 1520 的范围内。如果纵横比不5在上述范围内，此时应点击任务栏里的网格、修改纵横比从而进行修改。4 最佳浇口位置的分析4.1 浇口的位置以及特点浇口是连接分流道和型腔的进料通道。浇口可以对熔体流入型腔起着控制作用；当注塑压力撤销后，可以封锁型腔，使尚未冷却固化的塑料不会倒流。浇口的位置一般是由平衡性、型腔内部的流动阻力以及产品的外观和壁厚决定的。由此可见，浇口的位置分析要从这几个方面入手，浇口的位置的确定要根据熔体的流动、产品的表面质量、产品的力学性能以及制造的简易等方面进行选择。4.2 浇口的位置的确定双击左边任务栏中方案任务下的填充，选择浇口位置，如果没有，则点击更多选项，勾选出浇口位置，点击确定，再进行选择，如图 4-1 所示。然后右击下方的分析选项，开始分析，勾选运行全面分析，点击确定。如图 4-2 所示。最佳的浇口位置靠近节点6404。接着选择一个浇口位置（如图 4-3 所示） ，与最佳浇口位置进行比较。图 4-1 选择浇口位置6图 4-2 最佳浇口位置7图 4-3 选择的浇口位置85 浇注系统的选择5.1 浇注系统的介绍多模型腔的浇注系统一般是由主流道、分流道、浇 口、冷料穴这四部分组成。而单模型腔的浇注系统则可以省去分流道、冷料穴。浇注系统的作用是将塑料熔体充进型腔，因此采用浇注系统可以得到表面光滑完整、质量较好的塑料产品。主流道是指自射出机射嘴与模具主流道衬套接触的部分起算，至分流道为止的流道。分流道是主流道至浇口间的过渡区域，能使熔融塑料的流向获得平缓转换。浇口的作用在于利用紧缩流动面而使塑料达到加速的效果，高剪切率可使塑料流动性良好；黏滞加热的升温效果也有提升料温、降低黏度的作用。冷料穴的目的在于储存注射间隔期间产生的冷料头，防止冷料直接进入模穴，影响塑件品质或堵塞浇口。5.2 浇口的设计5.2.1 浇口作用浇口的作用：（1）使分流道上的熔体进入型腔的速度加快，由此型腔可以被快速的充满；（2）成型后冷却，防止浇口的压力过小，在成型表面上出现缩孔、凹陷等状况；（3）使模具加工更加的简便，容易脱模，耗材量少，起到降低成本的作用。5.2.2 浇口的类型常见的浇口类型有点浇口、侧浇口、盘形浇口、环形浇口、直浇口等。5.3 浇口的选择该产品为一模一腔，所以选择点浇口进行浇注。点浇口是一种尺寸很小的浇口，在开模的时会自动切断，留下的痕迹较小，保证了产品的表面质量，因此使用较为广泛。本产品采用的就是点浇口，并对点浇口的充填时间、熔接痕、注射位置压力进行分析。接着对两个浇口位置进行对比，结果如下所示：95.3.1 充填时间、图 5-1 充填时间由图 5-1 可知，图中蓝色的区域为产品开始充填的地方，红色区域为最后充填满的地方，如果没有颜色则表示该区域没有被充填到，表示产品短射。本产品厚度均匀，充填时间相差不大。105.3.2 熔接痕图 5-2 熔接表面分布（3D）熔接痕是由于在注塑过程中，熔体在型腔内融合在一起时，不能够完全的融合在一起，以致在零件表面留有线状痕迹，影响零件的外观和质量。所以熔接痕就是影响零件表面质量的主要因素。我们可以通过不同的浇口设置来改变零件结构和壁厚，以此来达到较少的熔接痕。由图 5-2 可知，使用点浇口熔接痕较少，零件质量高。由图可知从第二个浇口位置进行浇注，熔接痕较少，因此选择第二个。115.3.3 注射位置处压力 XY 图图 5-3 注射位置处压力：XY 图该图是一个 XY 结果图，显示了在充填和保压阶段不同时间段的压力。通过点浇口方式的注射位置处压力，注射点位置曲线表达了注射点处的压力在注射、保压、冷却等阶段的整个过程中的变化，点浇口方式的压力适中，压力过大会破坏产品表面，影响产品精度，压力过小则会导致充填过慢，以致充填不满。我们可以看出第一个浇口位置的压力明显比第二个浇口位置压力大，所以选择第二个。综上所诉，选择第二个浇口位置进行浇注，注射节点数为 6444。126 充填分析6.1 充填分析简介 充填分析的主要功能为分析出熔体在流道里的充填过程，由此得到最佳的浇口位置，通常也应用于检查塑件的充填过程是否正确，是否平衡，能否将塑件完全充填。报告包括了充填时间、气穴、熔接痕、料流量、压力值等，它的结果帮助了我们确定最佳的浇口位置以及合适的浇注系统及冷却系统。6.2 充填分析结果参数注塑机参数: -最大注射压力 = 1.8000E+002 MPa最大注塑机锁模力 = 7.0002E+003 tonne应用锁模力限制 = 否最大注塑机注射率 = 5.0000E+003 cm3/s注塑机液压响应时间 = 1.0000E-002 s温度控制:-熔体温度 = 220.00 C模具温度 = 50.00 C模具-熔体热传导系数整体值。(由独立单元上设置的任何值所替代。)填充 = 5000.0000 W/m2-C保压 = 2500.0000 W/m2-C分离 = 1250.0000 W/m2-C大气温度 = 25.00 C充填控制:-充填控制类型 = 自动13充填时间 = 1.44 s射出体积确定 = 自动速度/压力切换控制:-速度/压力切换控制类型 = 自动保压控制:-保压控制类型 = %充填压力与时间压力曲线:持续时间 % 充填压力-0.00 s 80.0010.00 s 80.00147 冷却系统的确定7.1 冷却分析简介为了防止型腔内的温度过高，所以在模具开设冷却系统来降低温度。在进行冷却系统的设计时，需要确定的参数有冷却的管道位置、冷却的管道数量、冷却管道的布局与连接、水管与制品间的距离等，如图 7-1、7-2 所示。判断冷却系统的好与坏，要注意两方面，第一是看零件注塑成型的冷却时间；第二看注塑零件的表面温度，这点非常重要。0图 7-1 冷却回路向导图 7-2 冷却回路向导7.2 冷却分析结果图冷却系统的设置，由于设计冷却水路要考虑冷却的效果要均匀、水路尺寸和排放尺寸、压力的限制等方面进行考虑。15图 7-3 冷却系统设置图 7-4 体积收缩率由图可知，该冷却回路各项都达到了要求，可以确认该冷却方式比较合理。 16总 结时光匆匆而过，转瞬间三年的生活已经接近尾声了，当初刚进校门时的情景还历历在目，而现在我们已经快要毕业了。毕业设计是我们在学校三年所学的一个总的体现，同时毕业设计也让我明白了一件事情，书本上的东西对于我们来说是远远不够的，我们还需要各种经验的积累，因此要多进行实践才能够更好的掌握所学的东西，同时也要将所学的融入实践中，彼此结合。从一开始做毕业设计时的毫无头绪，到现在可以完成毕业设计，这对我来说是一次很好的体验。这次我在毕业设计中设计的产品是一个在日常生活中很常见的塑料眼镜盒，正因为这个眼镜盒很常见，所以要对这个产品进行更为彻底的分析研究，这样便于模具的设计，能够有效的减少试模的次数，减少耗材量，提高产品的质量，在设计的同时进行修改，慢慢的达到最经济的设计方案。在设计的过程中，还是碰到了不少的难题，由此让我发现了三年所学还是有很多不足之处，通过了这次的毕业设计，也让我不断的完善了自身的不足之处。在这次的毕业设计中，确定好要做的产品之后，先用画出三维图，再导入Moldflow，进而用 Moldflow 软件对眼镜盒进行分析。第一步先对眼镜盒进行网格划分，因产品较为简单，没有什么太高要求，所以可以直接进行网格划分，划分后对网格进行修复。其次由软件分析选择最佳浇口位置，最佳浇口位置靠近节点 6404。接着选择另一个浇口位置进行对比，注射节点为 6444。网格划分完，浇口位置确定好以后，便要开始创建浇注系统了，此次产品选用的是点浇口，所用的充填时间为 1.525s，最高的平均温度为 230.7，最大压力为24.13MPa。产品表面精度较好。由对比可知，注射节点为 6444 的浇口位置，浇注出的产品质量较好。最后的环节是创建冷却方式，冷却回路由 Moldflow 软件分析出，且方案比较合理，各项数值均达到要求，所以直接确定为该冷却回路。至此，眼镜盒的模流分析结束，选定了最好的注塑方案本文的所有的分析过程以及结果都是基于对 Moldflow 软件的应用，Moldflow 软件使注塑模具的设计变得简单许多，并在设计过程中指出问题所在，从而确定最佳的方案。17致 谢这篇论文是在指导老师的悉心教导下完成的，从一开始题目的选取，再到方案的确定以及优化，都是在老师的指导下完成的。每次在我们有什么不懂的时候，都会向老师请教，而老师也会很认真的给
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