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防尘
moldflow
分析
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防尘罩Moldflow分析,防尘,moldflow,分析
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摘 要本毕业设计主要讲述对防尘罩进行模具设计的过程。首先介绍了moldflow的发展使和什么是塑料模具，然后对产品材料的选择及性能作了描述，并用moldfow进行分析，最后进行总结和致谢。关键词：防尘罩；分析；Moldflow目 录前 言11 产品工艺分析21.1 产品的说明21.2 材料的选择31.2.1 材料的介绍31.2.2 材料的性能32 Moldfolw的导入与网格的划分42.1 导入Moldfolw42.2 网格划分52.2.1 划分网格52.2.2 修复网格73 点浇口83.1 点浇口方案一83.1.1 材料数据83.1.2工艺设置113.1.3 模型细节123.1.4 填充分析133.2点浇口方案二163.2.1 材料数据173.2.2 工艺设置173.2.3 模型细节173.2.4 填充分析183.3方案一二的对比结果224 注射注塑机设置234.1 注塑机规格234.2温度设置234.2注射设置23总 结24致 谢25附 录26参考文献27前 言Moldflow和塑料模具：Moldflow是一款用于生产塑料零件的辅助软件，是美国的Moldflow公司发行的。它是世界是第一款流动分析软件，在1978年被研发出来，经过几十年的不断创新和改革，现在它能够分析8000多种材料，也极大的提高了分析的准确度。现在Moldflow公司在全球60多个国家拥有8000个用户，在世界各地都有分公司。Moldflow为我们提供了最全套解决方案，让我们拥有拥有最高品质产品，是我们产品面向世界的必备品。Moldflow有三种系列：MPA： Moldflow Plastic Advisers(快速试模) MPI： Moldflow Plastic Insight(高级成型)MMS： MoldFlow Manufacturing Solution (专家试模系统)这三个系列为我们制作设计、模具设计、产品设计等提供非常有用的消息和建议。塑料模具是一种生产塑料制品的工具，它主要由两部分组成动模和定模两部分组成，动模一般是安装在注射成型机的移动模板上，定模安装固在定模板上。在定模和动模之间有成型最主要的零件：型芯和型腔。模具主要由浇注系统、调温系统、成型零件和结构零件组成其中浇注系统和成型零件是与塑料直接接触部分，并随塑料和制品而变化，是塑料模中最复杂，变化最大，要求加工光洁度和精度最高的部分。浇注系统是指塑料从射嘴进入型腔前的流到部分，包括主流道、冷流穴、分流道和浇口等。成型零件是指构成制品形状的各种零件，包括动模、定模和型芯、型腔、成型杆以及排气口等。在注塑时，模具装夹在注塑机上，融塑料被注入成型模腔内，并在型腔内冷却成型，然后上下模分开，经由顶出机构将制品从模腔顶出离开模具。按照塑料制品成型加工方法不同，通常可以分为6种类型：注塑模、压注模、传递模、挤出模、中空吹塑模和热成行模具。本次设计产品防尘盖是生活中一种常用的东西，我们需要一套塑料模具去生产它，下面就是设计模具的一些基本内容。1 产品工艺分析1.1 产品的说明本次设计防尘罩，结构简单、便于成型，设计图如下： 图1-1 防尘罩草图图1-2防尘罩立体图 1.2 材料的选择1.2.1 材料的介绍选择的材料为：ABS塑料(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料) 塑料ABS是目前产量最大，应用最为广泛的塑材，它将三种材料，PB，PAN，PS的性能地统一起来，具有韧，硬，刚相均衡的力学性能。ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物，A表示丙烯腈，B表示丁二烯，S表示苯乙烯。经过使用发现：ABS塑料管材，遇硫酸就会发生粉碎性破裂。 1.2.2 材料的性能1）综合性能好,冲击强度高,化学稳定性,电性能良好；2）与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理；3）有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；4）流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好；5）适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。2 Moldfolw的导入与网格的划分2.1 导入MoldfolwMoldfolw一共有三种系列，本设计课程只采用了Moldflow Manufacturing Solution，打开软件，在软件的左上角有新建工程的命令： 图2-1新建工程 工程新建之后，同样在左上角有一个导入的命令：图2-2导入打开导入显示一个对话框：图2-3导入选择框这个对话框就是用来选择所需要分析的零件的。在将导入之前还会有一个对话框：图2-4网格类型这个对话框就是为下面生成网格选择类型的，有三个类型可供选择：图2-5网格选择在本毕业设计所选择的是双层面，零件导入完成。2.2 网格划分2.2.1 划分网格在零件导入之后用moldflow分析之前必须要划分网格否则就无法进行下面的步骤，网格命令在上面的命令框里面： 图2-6网格命令在打开网格命令之后在导入零件左边会出现对话框：图2-7划分网格在这个对话框需要改曲面上的全局边长改为5mm，数值越小分析的时间越长，为了节约时间，可以稍微将数值改大一点。点击立即划分网格： 图2-8划分后立体图经过软件分析网格划分完成。2.2.2 修复网格在网格划分过后有可能会出现一条条红色的线，那就表明在网格划分的时候有错误需要在进行修复，这时候就需要用到网格修复向导这个命令： 图2-9网格修复命令这个命令很简单不要修改任何东西，只要按照向导点下一步就可以。3 点浇口3.1 点浇口方案一将点浇口选在中心位置进行分析，建立流道系统和水路如图： 图3-1位置示意图3.1.1 材料数据聚合物 : 通用 ABSpvT 模型: 两域修正 Tait 系数: b5 = 443.1500 K b6 = 1.1200E-007 K/Pa 液体阶段 固体阶段 b1m = 0.0013 b1s = 0.0012 m3/kg b2m = 1.0370E-006 b2s = 3.6310E-007 m3/kg-K b3m = 8.4852E+007 b3s = 2.0838E+008 Pa b4m = 0.0063 b4s = 0.0024 1/K b7 = 0.0001 m3/kg b8 = 0.0578 1/K b9 = 1.1460E-008 1/Pa 比热: 表格化数据: 表3-1 温度T (K)比热Cp (J/kg-K)305.15001786.0000347.15002130.0000381.15002531.0000392.15003033.0000395.15003704.0000399.15001.1723E+004402.15001.9706E+004404.15005834.0000407.15002614.0000415.15002547.0000436.15002622.0000533.15002887.0000 热传导率数据:表3-2温度热传导率T(K)K(W/m-K)309.95000.1889319.95000.1898339.95000.1915360.15000.1901380.35000.1894400.65000.1886439.65000.1717458.85000.1731478.55000.1726498.65000.1726518.95000.1759539.15000.1752 粘度模型: Cross-WLF 系数: n = 0.3083 TAUS = 1.6834E+004 Pa D1 = 6.7267E+013 Pa-s D2 = 263.1500 K D3 = 0.0000 K/Pa A1 = 30.4410 A2T = 51.6000 K 转换温度 = 131.0000 C 接合点损失法方程: DPe = c1 * TAUWc2 其中 c1 = 0.0035 Pa(1-c2) c2 = 1.7000 机械的属性数据: E1 = 1574.7700 MPa E2 = 1530.8600 MPa v12 = 0.3580 v23 = 0.4400 G12 = 523.9000 MPa 热膨胀(CTE)数据的 横向各向的同性系数: Alpha1 = 0.0001 1/C Alpha2 = 0.0002 1/C 没有 CRIMS 的残余应力模型 3.1.2工艺设置注塑机的参数: 最大的注塑机锁模力 = 7.0002E+003 tonne 最大的注射压力 = 1.8000E+002 MPa 最大的注塑机注射率 = 5.0000E+003 cm3/s 注塑机的液压响应时间 = 1.0000E-002 s 工艺参数: 充填的时间 = 0.4984 s 自动计算已确定的注射时间。 射出的体积确定 = 自动 冷却的时间 = 20.0000 s 速度/压力的切换方式 = 自动 保压的时间 = 10.0000 s 螺杆速度的曲线(相对):表3-3%射出体积%螺杆速度0.0000100.0000100.0000100.0000 保压压力的曲线(相对):表3-4持续时间%充填压力0.0000s80.000010.0000s80.000020.0000s0.0000 环境的温度 = 25.0000 C 熔体的温度 = 220.0000 C 理想的型腔侧模温 = 50.0000 C 理想的型芯侧模温 = 50.0000 C 注释:来自冷却分析的模壁温度的数据不可用。3.1.3 模型细节网格的类型 = 双层面 网格的匹配百分比 =87.7 % 相互网格的匹配百分比 =87.4 % 节点的总数 =7074 注射位置节点的、总数 =1 注射位置的节点标签是: 50389 单元的总数 =14001 零件单的元数 =13832 主流道/流道/浇口的单元数 = 85 管道单的元数 = 84 连接器的单元数 = 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 = 1.6464 三角形单元的最大纵横比 = 8.6551 具有最大纵横比的单元数 = 6665 三角形单元的最小纵横比 = 1.1574 具有最小纵横比的单元数 = 9978 总体积 = 180.3512 cm3 最初充填的体积 = 0.0000 cm3 要充填的体积 = 180.3512 cm3 要充填的零件体积 = 132.2490 cm3 要充填的主流道/流道/浇口体积 = 48.1022 cm3 总投影面积 = 209.6375 cm23.1.4 填充分析残余应力分析 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3-5时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.0263.724.140.00359.16V0.0518.154.600.04353.97V0.08113.445.080.12358.38V0.10317.415.420.21358.63V0.12521.067.520.93330.67V0.15025.2010.731.93358.44V0.17529.5810.901.98361.23V0.20034.0910.982.02361.46V0.22538.5211.042.04361.60V0.25042.8811.082.06361.72V0.27647.5211.112.09361.74V0.30152.0011.142.11361.79V0.32456.1611.172.13361.80V0.34960.6711.202.15361.80V0.37565.1711.222.17361.84V0.40069.6011.242.20361.85V0.42674.2111.262.22361.86V0.45078.5511.282.24361.88V0.47482.7811.292.26361.88V0.50187.5911.312.29361.89V0.52491.7911.332.31361.89V0.54996.2211.372.41361.89V0.56599.0411.452.62361.05V/P0.57299.969.942.87220.62P0.572100.009.912.88220.62已填充充填阶段的结果摘要 : 最大的注射压力 (在 0.5653 s) = 11.4504 MPa充填阶段结束的结果摘要 : 充填结束时间 = 0.5720 s 图3-2填充时间 总重量(零件 + 流道) = 145.4440 g 最大的锁模力 - 在充填的期间 = 2.8756 tonne 推荐的螺杆速度曲线(相对):表3-5%射出体积%流动速率0.000010.000010.000010.000023.893910.000030.000035.593540.000053.393950.000067.850260.000079.728170.000089.362480.0000100.000090.000090.9447100.000038.1932 % 充填时熔体前沿完全在型腔中 = 23.8939 %零件的充填阶段结果摘要 : 总体温度 - 最大值 (在 0.572 s) = 223.0246 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.565 s) = 222.7676 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.150 s) = 219.9065 C 总体温度 - 最小值 (在 0.150 s) = 219.9065 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.572 s) = 0.0996 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.150 s) = 0.0868 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.572 s) = 3160.3022 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.150 s) = 2038.6285 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) = 109.3433 g 总体温度 - 最大值 = 223.0243 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 222.7514 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 220.7312 C 总体温度 - 最小值 = 220.0412 C 总体温度 - 平均值 = 221.7562 C 总体温度 - 标准差 = 0.6437 C 剪切应力 - 最大值 = 0.0996 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.0447 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0189 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0148 MPa 剪切速率 - 最大值 = 3160.3022 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 281.4916 1/s 剪切速率 - 平均值 = 80.8359 1/s 剪切速率 - 标准差 = 144.0727 1/s流道系统的充填阶段结果摘要 : 总体温度 - 最大值 (在 0.565 s) = 222.9656 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.565 s) = 222.7499 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.103 s) = 219.9894 C 总体温度 - 最小值 (在 0.125 s) = 219.9112 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.081 s) = 0.1647 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.175 s) = 0.1047 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.501 s) = 1.6026E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.524 s) = 3596.7551 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 = 36.1006 g 总体温度 - 最大值 = 222.9602 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 222.7214 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 222.0200 C 总体温度 - 最小值 = 221.5129 C 总体温度 - 平均值 = 222.1513 C 总体温度 - 标准差 = 0.2245 C 剪切速率 - 最大值 = 9692.0361 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 2240.5127 1/s 剪切速率 - 平均值 = 880.2747 1/s 剪切速率 - 标准差 = 1215.0952 1/s3.2点浇口方案二将点浇口选在边上位置进行分析，建立流道系统和水路如图： 图3-3位置示意图 3.2.1 材料数据材料与方案一的相同，都是ABS材料，所以它的pvt模型数据，比热的数据，热传导率数据，粘度模型系数，热膨胀(CTE)数据的横向各向的同性系数等都是相同的。3.2.2 工艺设置注塑机参数与上面的方案一是相同的。工艺参数除了里面的填充时间变成了0.6239s，别的都和方案一的相同。3.2.3 模型细节正文内容网格的类型 = 双层面 网格匹配的百分比 = 87.7 % 相互网格的匹配百分比 = 87.4 % 节点的总数 = 6923 注射位置的节点总数 = 1 注射位置的节点标签是 50360 单元的总数 = 13852 零件的单元数 = 13832 主流道/流道/浇口的单元数 = 20 管道的单元数 = 0 连接器的单元数 = 0 分型面的法线 (dx) = 0.0000 (dy) = 0.0000 (dz) = 1.0000 三角形单元的平均纵横比 = 1.6464 三角形单元的最大纵横比 = 8.6551 具有最大纵横比的单元数 = 6665 三角形单元的最小纵横比 = 1.1574 具有最小纵横比的单元数 = 9978 总体积 = 143.1781 cm3 最初充填的体积 = 0.0000 cm3 要充填的体积 = 143.1781 cm3 要充填的零件体积 = 132.2490 cm3 要充填的主流道/流道/浇口的体积 = 10.9291 cm3 总投影的面积 = 186.0915 cm23.2.4 填充分析充填阶段: 状态: V = 速度控制 P = 压力控制 V/P= 速度/压力切换表3-6时间(s)体积(%)压力(MPa)锁模力(tonne)流动速率(cm3/s)状态0.0294.291.350.01258.92V0.0537.195.940.32244.83V0.08011.536.520.36268.70V0.10615.876.650.38270.41V0.13220.146.740.40270.72V0.15924.506.810.42270.79V0.18528.756.870.44270.87V0.21233.166.930.47270.93V0.23837.476.970.49270.95V0.26541.857.020.51271.01V0.29046.027.060.54271.03V0.31750.337.100.57271.06V0.34454.697.140.60271.08V0.37159.077.180.63271.10V0.39663.267.210.67271.09V0.42367.537.250.71271.13V0.44971.827.290.75271.13V0.47676.257.330.80271.16V0.50280.427.370.86271.17V0.52984.857.430.94271.19V0.55589.087.481.02271.19V0.58193.327.541.12271.19V0.60897.537.641.29271.19V0.61799.047.701.42270.79V/P0.62499.976.641.52180.09P0.624100.006.601.65180.09已填充充填阶段结果摘要 : 最大注射压力 (在 0.6168 s) = 7.6985 MPa 充填阶段结束的结果摘要 : 充填结束的时间 = 0.6239 s 总重量(零件 + 流道) = 118.4288 g 最大锁模力 - 在充填期间 = 1.6518 tonne 推荐的螺杆速度曲线(相对):表3-7%射出体积%流动速率0.000023.72446.657123.724420.000066.568330.000087.363940.000094.694150.000099.261960.0000100.000070.000095.755080.000086.644990.000071.5451100.000035.7233 % 充填时熔体前沿完全在型腔中 = 6.6571 %零件的充填阶段结果摘要 : 总体温度 - 最大值 (在 0.617 s) = 221.5523 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.617 s) = 221.3376 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.053 s) = 219.9950 C 总体温度 - 最小值 (在 0.624 s) = 219.8080 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.106 s) = 0.1397 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.053 s) = 0.1270 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.476 s) = 7805.4331 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.053 s) = 6681.3745 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) = 110.2111 g 总体温度 - 最大值 = 221.5064 C 总体温度 - 第 95 个百分数 = 221.3188 C 总体温度 - 第 5 个百分数 = 220.3526 C 总体温度 - 最小值 = 219.8081 C 总体温度 - 平均值 = 220.8488 C 总体温度 - 标准差 = 0.2849 C 剪切应力 - 最大值 = 0.1216 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 = 0.0392 MPa 剪切应力 - 平均值 = 0.0238 MPa 剪切应力 - 标准差 = 0.0105 MPa 剪切速率 - 最大值 = 5060.2729 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 = 197.3814 1/s 剪切速率 - 平均值 = 84.0271 1/s 剪切速率 - 标准差 = 138.4324 1/s流道系统的充填阶段结果摘要 : 总体温度 - 最大值 (在 0.617 s) = 221.5317 C 总体温度 - 第 95 个百分数 (在 0.617 s) = 221.4550 C 总体温度 - 第 5 个百分数 (在 0.029 s) = 220.0513 C 总体温度 - 最小值 (在 0.029 s) = 219.9537 C 剪切应力 - 最大值 (在 0.080 s) = 0.1866 MPa 剪切应力 - 第 95 个百分数 (在 0.608 s) = 0.0962 MPa 剪切速率 - 最大值 (在 0.529 s) = 2.2710E+004 1/s 剪切速率 - 第 95 个百分数 (在 0.529 s) = 2700.7642 1/s流道系统的充填阶段结束的结果摘要 : 主流道/流道/浇口的总重量 = 8.2177 g 总体的温度 - 最大值 = 221.5175 C 总体的温度 - 第 95 个百分数 = 221.3510 C 总体的温度 - 第 5 个百分数 = 221.0068 C 总体的温度 - 最小值 = 221.0068 C 总体的温度 - 平均值 = 221.1166 C 总体的温度 - 标准差 = 0.1214 C 剪切的应力 - 最大值 = 0.1596 MPa 剪切的应力 - 第 95 个百分数 = 0.0842 MPa 剪切的应力 - 平均值 = 0.0677 MPa 剪切的应力 - 标准差 = 0.0196 MPa 剪切的速率 - 最大值 = 1.5173E+004 1/s 剪切的速率 - 第 95 个百分数 = 1804.8182 1/s 剪切的速率 - 平均值 = 1258.7211 1/s 剪切的速率 - 标准差 = 1572.8188 1/s3.3方案一二的对比结果方案一主要是选择点浇口在中心位置进行分析的，分析出来结果 : 最大的注射压力 (在 0.5653 s) = 11.4504 MPa 充填结束时间 = 0.5720 充填时熔体前沿完全在型腔中 = 23.8939 %总重量(零件 + 流道) = 145.4440 g方案二主要是选择点胶口在边上进行分析的，分析出来结果：最大的注射压力 (在 0.6168 s) = 7.6985 MPa 充填结束的时间 = 0.6239 s充填时熔体前沿完全在型腔中 = 6.6571 %总重量(零件 + 流道) = 118.4288 g为了节约时间提高效率所以采用第一种方案。4 注射注塑机设置4.1 注塑机规格最大压力: 180.0000 MPa螺杆增强比率: 10.0000注塑机响应时间: 0.010 s注塑机最大锁模力: 7000.2198 tonne。4.2温度设置熔体的温度: 220.0000 C模具型腔的侧温度: 50.0000 C模具型芯的侧温度: 50.0000 C。4.2注射设置注射控制的方法: 注射时间 注
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