基于Moldflow的鼠标外壳成型分析【毕业论文+CAD图纸全套】

摘要MOLDFLOW的产品用于优化制件和模具设计的整个过程，提供了一个整体解决方案。为了了解塑料制品流动分析的流程、方法及操作技巧，本文通过导入模型、划分网格及网格处理、浇注系统与冷却系统设计、选择分析类型和材料、设置工艺参数、结果分析及优化等方面的内容，结和实际详细介绍了充填分析。流动分析、冷却分析、翘曲分析、收缩分析流道平衡分析等。本课题以实际用的塑料旋钮为研究对象可以培养学生对有限元软件的了解，能通过注塑模拟软件对塑件成型过程进行模拟分析，从而熟悉模流分析的方法，更重要的是让学生学会自己去分析塑料件，从分析结果中查找出现各种缺陷的原因，并且找到解决问题的思路及方法。关键词塑料旋钮；MOLDFLOW；模流分析；优化目录前言11基本信息111设计的基本要求212塑料的形状213塑料材料的选择22模型导入43网格划分531网格类型532网格划分54网格的修复与诊断741网格诊断742网格修复75型腔布局951型腔数目的选择952型腔数目的确定及排布96最佳浇口位置分析1061浇口位置及特点1062浇口位置的分析10621选择分析类型10622选择材料10623分析处理11624最佳浇口点位置查询127浇注系统的创建1371浇注系统的介绍1372浇注系统的设计13721浇口的作用13722浇口的类型和选择13723最佳浇口类型分析对比1373最佳浇注系统158MOLDFLOW的流动分析1681流动翘曲分析1682工艺设置向导流动设置1683进行分析17831充填分析进度及部分结果17832保压分析进度及部分结果17833初始流动分析结果解读189MOLDFLOW的翘曲分析2591翘曲的介绍25911翘曲产生的原因25912翘曲分析的目的2592翘曲结果分析解读25921所有因素引起的变形25922冷却不均引起的变形25923不同收缩引起的变形25924取向因素引起的变形2693翘曲总结2810MOLDFLOW冷却系统分析29101选择分析的类型29102冷却回路设置29103创建冷却系统30104分析结果30105冷却分析对比31106冷却总结3211结论33致谢34参考文献341前言MOLDFLOW是一款模具分析的软件，这次设计想分析一款和生活息息相关的塑料件，所以我选择了平时我们经常要用到的鼠标，现在社会飞速发展，鼠标的造型和功能都已经发生了千变万化，这次就分析最最触碰到的办公鼠标的外壳。鼠标是工业化的产品，不是工艺品，所以我们要从工业化的角度去分析这款塑件，工业化的产品它必须要有生产效率、经济利益和符合日常使用需要。MOLDFLOW是对塑件的工艺仿真，学会软件的基本使用，设置好了需要的参数，将会对比塑件的流动、翘曲、充填、冷却。通过软件的分析对比，分析方案的优劣势，进而选择最佳的制造方案。通过分析可以找出其他方案的缺陷，取长补短，找到解决问题的方法和思路，自己也会对塑件的分析更佳熟练。21基本信息11设计的基本要求这次设计的是身边常用的鼠标，鼠标是要有很强的人体工学结构的，要和人的手掌很舒服的贴合，鼠标的材料和表面处理也是至关重要的，所以用专业的软件进行分析是必不可少的。12塑料的形状为如下实物塑料零件造型、成型分析并设计适当模具结构。3零件名称塑料小起子材料PC图号料厚25MM精度MT6生产批量大批量13塑料材料的选择聚碳酸酯PC分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物4图11材料的性能，推荐工艺图12材料的热属性，机械属性材料的性能，推荐工艺，热属性，机械属性如图111252模型导入63网格划分31网格类型共分为3种中面网格MIDPLANE，表面网格FUSION，实体网格3D根据题目的要求我们这次选用表面网格FUSION32网格划分用“网格”工具栏里的“生成网格”然后“立刻划分网格”，得出需要用到的图形网格。如图3132337图31“生成网格”任务栏图33网格统计信息图32所生成的网格84网格修复与诊断41网格诊断通常情况下，网格划分后，可以用网格统计查看网格属性，网格或多或少会有些缺陷，网格质量直接影响网格后面分析的步骤，所以必须修复好网格，才能让下面的分析进行下去，才能准确的完成分析，要严谨。网格的纵横比诊断是网格三角形中最长的边和他的高的比值，纵横比越大，说明网格越不符合要求。在模流分析是不允许的，所以需要去修复和改正那鞋比值比较大的三角形。9图41“纵横比诊断”任务栏图42纵横比显示结果42网格修复通过前面的“纵横比诊断”我们能得知网格有一点的缺陷，我们可以用“插入节点”“合并节点”的网格命令来是网格修复，最终可以得到我们需要的正确纵横比的网格。如图434443需要修复的网格1044修复完成的网格5型腔布局51型腔数目的选择型腔数目确定原则型腔数目确定受到很多影响的，合理的数目可以让成本降低、确保塑件的质量、提高生产效率等等。1152型腔数目的确定及排布已知的体积和质量，又因为这个产品是中小型塑件，综合考虑生产率和生产成本等因素，以及注塑机的型号选择，所有这次产品用一模两腔的模具形式，对称式排布。产品排布如图51图51产品型腔布局6最佳浇口位置分析61浇口位置及特点浇口位置主要的要求浇口的设置的出发点，考虑产品的外观，产品的功能，模具的加工要求和精度，产品的翘曲变形以及浇口的去除。1262浇口位置的分析621选择分析类型双击任务栏中的“充填”，选择其中的“浇口位置”，进而开始分析，完成我们分析的第一步。如图61图61浇口位置任务栏622选择材料选择的材料是PC如图6213图62选择的材料PC623分析处理通过软件进行分析计算，计算结果图63，图中显示浇口的合理性，蓝色的位置表示合理性强，适合做浇口位置，而红色的刚好相反，不适合做浇口位置，则不予考虑。图63最佳浇口分析结果14624最佳浇口点位置查询通过查看分析日志可以得知最佳的浇口点，为N452如图64，记下最佳的浇口位置，以便下面的使用图64最佳浇口点分析日志157浇注系统的创建71浇注系统的介绍浇注系统是将塑件的熔料填充进型腔的流道。将熔料流进型腔，然后获得外形完整，品质优良的塑件。浇注系统几个部分主流道、分流道、浇口，冷料井，分流道和冷料井不常用。浇注系统部分的作用1主流道将原材料引入分型面2分流道将原材料分流，引入型腔的各个部分163浇口将原材料引入型腔的通道72浇注系统的设计721浇口的作用浇口也是进料口，是在分型面和型腔之间的通道。作用为利用狭小的通道从而使加速的流动，使得进料达到加速效果，进而使进料有良好的流动性，加热升温有提高料温降低粘度的用途。在成型完成时，应该最先固化封闭封口，防止进料回流及防止型腔压力下降导致的成型产品收缩凹陷。成型后也方便剪除分离流道系统及型件。722浇口的类型和选择根据塑件加工工艺的分析，有两种浇口比较合适侧浇口、点浇口723最佳浇口类型分析对比侧浇口位置是两型腔相对的中心位置来选取点浇口位置是单个型腔的最佳浇口位置分析出的最佳浇口位置来选取主要对比充填时间、注射处压力、充填结束时的压力、锁模力这几项，通过它们的数据从而得出最佳的浇口类型。17图71充填时间的对比分析图72注射位置处压力的对比分析18图73锁模力的对比分析图74充填结束时的压力的对比数据与图片的对比，进行分析对比分析侧浇口点浇口胜出充填时间11991204侧浇口注射处压力5053点浇口19锁模力3440点浇口充填结束时压力50305272点浇口73最佳浇注系统通过上面的分析对比，我们可以清楚的知道点浇口比侧浇口更合适我们的塑件，所以我们选择点浇口。8MOLDFLOW的流动分析81流动翘曲分析双击任务栏中的“浇口位置”，选择“流动翘曲”，进而开始分析，进入分析的第一步。如图61图81任务栏“流动翘曲”2082工艺设置向导流动设置更改工艺设置，本次的产品材料是PC，由上面的材料分析，我们知道材料的性能等等情况，我们可以通过更正工艺设置，使得模具的填充在可控范围之内，提高其工艺完美及成品率。如图8282流动设置的更改83进行分析通过“分析日志”可以得到充填分析信息和保压分析信息831充填分析进度及部分结果在分析日志中可以知道，时间、体积、压力、锁模力、流动速率和信息状态。在图64中，可以知道充填时间为120S，速度和压力的切换发生在型腔充填至9988的时候，当时的压力是6287MPA。如图8321图83充填分析信息832保压分析进度及部分结果在分析日志中可以知道，时间、体积、压力、锁模力、流动速率和信息状态。在图65中可以知道，保压阶段从161S到1061S是恒定的压力状态，然后从1209S后，保压压力降至0，压力释放，直到3134S保压结束。根据保压曲线知道，保压压力为5030MPA。如图8422图84保压分析信息833初始流动分析结果解读流动分析的结果有充填时间、速度/压力的切换时间、流动前沿的温度、注射位置处压力、XY图、顶出时压力体积收缩率、冻结层因子、锁模力曲线图、压力等。主要分析充填时间，注射位置处压力XY，顶出的体积收缩率，冻结层因子，气穴，压力。231充填时间充填时间为1203S，速度十分快，比较顺利，浇口点很合理。充填时间效果图如85图85充填时间242注射位置处压力XY注射点位置曲线表达了注射点处压力在注射、保压、冷却整个过程中的变化，从图中可以看出在速度/压力切换点前，压力为6220MPA,在速度/压力切换时，压力为6287MPA，然后过了10S，压力维持在0MPA，再对比注射级的型号与参数，此项参数合格。如图8625图86注射位置处压力XY3顶出时的体积收缩率在通常的情况下，顶出时的体积收缩率应是均匀的，控制在3以内。图中可以看出19874371,完美达到要求。如图8726图87顶出时的体积收缩率4气穴通过查阅资料可知，气穴一般会在工件的交界处和边缘处。从图上可以看出，在工件的边缘处，有很小的四处气穴，故不影响工件的质量，所以参数是合格的。如图8827图88气穴6冻结层因子有图可知冻结层因子的最大值是1000，而且工件的冻结层十分均匀，再加上会有冷却系统的冷却，所以该参数合理。如图8928图89冻结层因子297压力压力可以通过图像更清晰的看出如图810图810压力309MOLDFLOW的翘曲分析91翘曲的介绍911翘曲产生的原因翘曲是不均匀的内部应力导致的逐渐变形缺陷。其原因在于收缩不均，制件不同区域收缩不均匀、厚度方向的收缩不均匀或者与材料分子取向和垂直方向的收缩不均匀优惠导致翘曲的产生。912翘曲分析的目的进行翘曲分析的目的主要目的是无额定制品翘曲变形的结果是否满足设计要求，如果不能满足要求则给出产生翘曲变形的主要原因。92翘曲结果分析解读921所有因素引起的变形由图91可知，所有因素影响下的塑件总变形量为06112MM，X、Y、Z三个方向的总变形量分别为02751MM，02899MM，01258MM。922冷却不均引起的变形由图92可知，所有因素影响下的塑件总变形量为3726E06MM，X、Y、Z三个方向的总变形量分别为3726E06MM，3726E06MM，2634E06MM，这说明冷却不均是对翘曲变形的主要影响因素。923不同收缩引起的变形31由图93可知，所有因素影响下的塑件总变形量为01258MM，X、Y、Z三个方向的总变形量分别为02899MM，06112MM，02751MM，这说明虽然冷却不均对塑件的变形有一定的影响，但是影响并不大。924取向因素引起的变形由图94可知，所有因素影响下的塑件总变形量为12731E10MM，X、Y、Z三个方向的总变形量分别为0MM，0MM，3638E06MM，这说明虽然冷却不均对塑件的变形有一定的影响，但是影响并不大。图91所有因素引起的变形32图92不同的冷却引起的变形图93不同的收缩引起的变形33图94取向因素引起的变形93翘曲总结由上面的翘曲分析可知，塑件的翘曲主要是因为冷却不均匀，需要找出相应的解决方案，要在塑件上再加个冷却系统，有了冷却系统，主要原因冷却不均匀应会完美解决。3410MOLDFLOW冷却系统分析101选择分析的类型双击任务栏中的“充填”，选择其中的“冷却”，进而分析，开始分析的第一步。如图101图101冷却任务栏102冷却回路设置通过冷却回路设置，设置“产品尺寸”“指定水管直径”“水管与制品之间的距离”“水管与制品的排列方式”“管道数量”“管道中心之间的间距”“制品之外的距离”。设置的数据如图所示，图72图102冷却回路的设置35103创建冷却系统冷却系统创建成功，如图103图103冷却系统Y轴图104冷却系统X轴36104分析结果双击任务栏中的“立刻分析”，通过“分析日志”可以得知表面温度，外部温度，循环时间等主要信息。105冷却分析对比有两组冷却回路可以供我们选择，我们通过图片和数据进行分析对比，选择一个最佳的冷却回路。图105回路冷却介质温度的对比图106回路管壁温度的对比37图107最高温度制品的对比图108回路热去除效率106冷却总结冷却回路秃瓢和数据，进行分析对比X轴Y轴胜出回路介质温度044043Y回路管壁温度222392Y制品最高温度58575747Y38回路热去除效率一般较高Y通过分析可以得知，Y轴冷却系统明显比X轴冷却系统冷却效果更佳优越，所有我们选择Y轴冷却系统。11结论这次模流分析我们得出了很多结论，这些结论是有数据有说明有分析，十分的有说服力，下面我们逐条的总结。网格修复与修复网格为双面网格，将网格纵横比修复到6。型腔布局通过对比一模一腔和一模两腔的性能、优劣势的时候，最终结果是一模两腔更适合我们的塑件。最佳浇口、浇口类型、浇口系统我们选择了两种浇注类型进行对比，分别是点浇口和侧浇口。点浇口的充填速度和充填压力等一些方面都优于侧浇口，所以点浇口更适合我们的塑件。MOLDFLOW流动和翘曲用图片和数据进行了说明，该塑件的流动和翘曲的各方面是合格的，符合我们的塑件。MOLDFLOW冷却系统我们选择了两种冷却系统进行对比，分别是X轴冷