注塑模流分析报告

1、华东交通大学螺丝刀盒 moldflow 实训说明书qz2015/11/30课程：材料成型计算机仿真 学校：华东交通大学 学院：机电工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级：2012 模具 2 班 姓名：覃钊学号：20120310040 指导老师：匡唐清精选文档1、 三维造型利用 ug8.0 设计出模型如下图 1.1、1.2 表示图 1.1 实物图图 1.2 三维图模型参数长宽高为 143*85*19.5，主壁厚为 1.5mm。二维图如图 1.3图 1.3 二维图壁厚均匀，但在盖钩和挂孔处厚度和壁厚相差较大，体积收缩率在这两个地方应该会出 现一些问题。主分型面在上表面，侧面有卡勾及圆孔，需要做侧

2、抽芯。材料选用普通 pp 材1精选文档料。模型建好之后导出为 iges 格式。2、模型修复与简化打开 cad doctor 后导入 iges 模型，检查并修复，直到所有错误都为 0，修复完成 之后将模型导出，格式为 udm 格式。3、moldflow 模流分析3.1 网格划分（1） 新建工程，输入工程名称，导入模型，在导入窗口选择双层面。（2） 网格划分，网格变长取壁厚的 3 倍，为 4.5mm，合并容差默认为 0.1，启用弦高控制 0.1mm，立即划分网格，划分之后打开网格统计，看到网格的基本情况，不存在自由边和多 个连通区域的问题后进行下一步。一般来说初始划分的网格纵横比都比较大，所以要进

3、行修复。纵横比诊断结果如图 3.1.1：最大纵横比达到了 45.57。图 3.1.1 初次纵横比诊断3.2 网格诊断与修复点击【网格】【网格修复向导】，前进到选择目标纵横比，输入 6，点击修复。之 后在进行手动修复，通过合并节点移动节点等方式进行，直到得到满意的结果。如下图 3.2.1：2精选文档图 3.2.1 修改后的纵横比诊断修复后的纵横比为 13.68，只出现少数，可以接受。修复后的网格统计如下图 3.2.2：图 3.2.2 网格统计3精选文档由统计结果知，匹配率都达到了 91%以上，合理。3.3 确定浇口位置重复上述方案并冲命名为【浇口位置确定】，设置分析序列为【浇口位置】，选择材料为

4、 默认的 pp 材料（由于产品上信息为 pp，且没有太高使用要求故选用默认的 pp 材料），该材 料的推荐工艺如下图 3.3.1：最大剪切速率为 100000（1/s）,最大剪应力为 0.25mpa。图 3.3 材料推荐工艺分析并等待结果，得到最佳的浇口位置如下圈出的位置图 3.3.2 浇口位置分析由于该零件比较小，需要大批量生产，故应做成一模多腔的形式，且考虑到美观的问题， 浇口应设置在边沿位置，做成侧进浇，如下图 3.3.3 和 3.3.4：方案 1：4精选文档图 3.3.3 方案一浇口方案 2：图 3.3.4 方案二浇口考虑过双浇口，但是快速成型分析发现双浇口的熔接痕比单浇口的要多，成型

5、质量也相 差无机。因此放弃，综合考虑之下选择这两个方案进行对比。【充填时间的差别】：方案一为 1 的充填时间为 1.151 秒，图 3.3.5 方案一充填时间方案二的充填时间为 1.135 秒，相差不大。5精选文档图 3.3.6 方案二充填时间【压力之间的对比】方案一为 38.26mpa,方案 2 为 36.68，方案二的压力更小一些。 达到顶出温度的时间对比：方案一为 22.40 秒：图 3.3.7 方案一达到顶出温度时间方案二为 24.40 秒，方案 2 要更多 2 秒。方案一更优。6精选文档图 3.3.8 方案二达到顶出温度时间【熔接痕的对比】方案一的：图 3.3.9 方案一熔接痕然后方

6、案二的：图 3.3.10 方案二熔接痕7精选文档从图中可以看出方案 2 的熔接线更少，出现的位置也不是很影响美观，因此方案 2 更优。 但总体来说两个方案是差不多的。相差不大【气穴】方案一的：图 3.3.11 方案一气穴方案二的：图 3.3.12 方案二气穴从此处可以看出方案 2 的气穴更多，方案一更优。但总的来说，从前面分析结果来看，两个方案的结果相差都不太大，因而下面先尝试着 用方案一进行下面的分析工作。3.4 成型窗口分析（1） 复制上述方案重命名【成型窗口】，并设置分析序列为【成型窗口】（2） 设置工艺条件：注塑机最大注塑压力为 140mpa，高级选项如图 3.4.1。图 3.4.1

7、成型窗口高级选项8精选文档（3）得到结果： 质量成型窗口 3.4.2图 3.4.2 质量 xy 图最大剪切应力 3.4.3（远小于材料的 0.25mpa,可以接受）图 3.4.3 最大剪切应力区域切片图 3.4.4，因此可以选择注射时间为 1s.图 3.4.4 区域切片图9精选文档因此，选用此方案，模具温度为 42（42.2）c,熔体温度为 250（249.5）c。 3.5 充填分析（1） 复制上方案并命名为【充填分析】，设置分析序列为充填，（2） 设置工艺参数：模具温度 42c，熔体温度 250c，注射时间 1s，【速度/压力切换】 设置为【由%充填体积】，取值 99%，其他取默认值。（3）

8、 分析结果：充填时间图 3.5.1：图 3.5.1 充填时间图可看出等值线的间距基本一致，说明料流前锋的前进速度一致。壁上最大剪切应力，图 3.5.2，均小于材料的许用最大剪切应力 0.25，图 3.5.2 壁上压力图注射位置处的压力，图 3.5.3，最大为 38.25mpa。10精选文档图 3.5.3 注射位置处压力图最大锁模力为 20.8 吨，均发生在速度/压力切换的时候。3.6 流道平衡分析（1） 复制上方案并重命名为【流道系统】（2） 设置浇注系统，因为结构比较简单，不需要手工创建浇口和流道，因此利用型腔重复 向导，设置一模两腔，列间距设置为 200，如图 3.6.1。（ug8.0 注

9、塑模向导中初始化后一个 模具内工件长为 195，因此取 200）。图 3.6.1 型腔参数利用流道系统向导创建流道，分型面选择浇口平面，图11精选文档3.6.2图 3.6.2 流道参数之后下一步，分流道按表 8-1，查的直径为 5-10mm，取 6mm，计算得主流道直径为 7.56mm， 长度依据模具模架取 60，拔模角去 2.4deg(取值范围 1-3deg)，浇口为直浇口，入口直径为 3mm，长度为 1.5mm，拔模角 2.4deg，点击完成，如图 3.6.3、3.6.4。得到流道系统如图 3.6.5。 通过连通性诊断无误后准备进行下一步【流道平衡分析】。图 3.6.3 流道参数图 3.6

10、.4 浇口参数12精选文档因为是边缘浇口（标准浇口），设置在分型面上，所以浇口形状应为矩形。按照标准，将浇口设置为厚度 h=1.5mm,宽度 w=4.5mm，长度 l=0.5mm，所以浇口的设置如 图 3.6.5图 3.6.5 浇口设置参数图 3.6.7 浇注系统复制上方案，设置分析序列为【流道平衡】充填控制选为自动，压力选择 38mpa。分析结13精选文档果如下图 3.6.8：图 3.6.8 流道优化结果优化为分流道的体积更改-12.58%，说明流道设计比较合理。注射处压力最大为 42.64mpa。3.7 冷却分析（1） 复制上方案并重命名【冷却分析】，设置分析序列为冷却。（2） 设置冷却系

11、统由于模型工件结构简单、规则，方方正正，没有大的曲面，因此采用冷却回路向导设计 冷却回路。指定水管与直径为 10mm，其他选择默认。管道数量设置为 4，如图 3.7.1。得到 冷却回路（图 3.7.2）并进行分析。图 3.7.1 冷却回路参数14精选文档图 3.7.2 冷却回路设置的参数如下图。图 3.7.3 冷却设置图 3.7.4 冷却液设置目标温度为 42c，因此设置水温为 25c，分析后得到结果：管壁温度为 29.14，和 水温温度差小于 5c，合理，回路管壁温度如下图 3.7.5：15精选文档图 3.7.5 回路管壁温度【型腔温度】如图 3.7.6图 3.7.6 型腔温度结果摘要按要求

12、，型腔表面温度应该和模具表面温度相差 10c 上下，但由日志结果可知道明显 不符合要求。因此要改进方案，将冷却液的入口温度改为 30c、35c,40c，设置工艺 参数其他一致，再进行分析。最终 30c 的结果符合要求，选用此方案，结果如图 3.7.716精选文档图 3.7.7 型腔温度结果摘要零件达到顶出温度的时间为 25.78s，所以 ipc 时间设置为 26s。3.8 流动分析复制上述方案重命名【填充+保压】，进行恒温保压分析。由前面的分析结果可知最大注射压 力为 44.68mpa，所以初涉保压压力设置为 44.7mpa，保压时间=ipc 时间 25s-充填时间 1s=25s， 保压工艺设

13、置如下图。图 3.8.1 工艺参数分析后得出顶出时的体积收缩率最大为 12.54%，壁厚为 1.5mm 的 pp 塑料制件体积收缩率 范围应在 1.39%到 5.43%之间，此方案的体积收缩率局部过大，需要改善，再根据结果取合 适的方案。17精选文档图 3.8.2 顶出时的体积收缩率压力 xy 图 3.8.3图 3.8.3 压力 xy 图由图可知达到最大压力时间为 2.76s,凝固时间为 5.28，取中间值 4s 为恒压/降压转换点， 查看分析日志，压力/速度转换时间为 1.12s，因此第一段恒压保压时间为 2.9s,查看冻结层因 子，发现浇口在 14s 时冻结。所以保压控制曲线控制为下图：3

14、.8.4 和 3.8.518精选文档图 3.8.4 保压控制曲线设置 进行优化后的结果如下：图 3.8.5 保压控制曲线图 3.8.6 顶出时的体积收缩率压力 xy 图图 3.8.7 压力 xy 图优化后的压力 xy 图曲线发生了明显的变化，制件大部分的体积体积收缩率颜色相近 可以看出体积收缩更为均匀，但是制件厚度较大的地方的最大的收缩率仍在 11.78%，仍需要进一步优化。19精选文档其他条件不变，将保压压力提高到 65mpa，体积收缩率仍没有改善，反而下限更大， 因此排除是保压压力的因素影响，此处不再贴出图片。顶出时的体积收缩率：最小不小于 0，最大仍为 12.42，可见优化有效，但是制件

15、最厚 的地方的收缩率仍然无法得到大的改善。原因可能是因为该处比制件大部分壁厚要厚很多且 在充填末端，无法避免。尝试过很多种方法，仍然无法得到明显的改观。因此，尝试着再次 更改浇口位置，再次尝试方案二。4、再次尝试方案 24.1 成型窗口分析 2（1） 复制上述方案二重命名【成型窗口】，并设置分析序列为【成型窗口】（2） 设置工艺条件：注塑机最大注塑压力为 140mpa，其他默认。高级选项如图 4.1.1图 4.1.1 成型窗口高级选项设置（3）得到结果： 质量成型窗口 4.1.2图 4.1.2 质量 xy 图区域切片图20精选文档图 4.1.3 区域切片图 所以选择注射时间为 0.6s最大剪切

16、应力，图 4.1.3，远小于材料许用应力，合理图 4.1.4 最大剪切应力4.2 充填分析 2（1） 复制上方案并命名为【充填分析 2】，设置分析序列为充填，（2） 设置工艺参数：模具温度42c，熔体温度 250c，注射时间 0.6s，【速度/压力切换】 设置为【由%充填体积】，取值 99%，其他取默认值。（3） 分析结果：壁上剪切应力：小于材料的许用应力 0.25，图 4.2.1，合理。图 4.2.1 壁上剪切应力21精选文档压力：37.54 为注射位置处最大压力。图 4.2.2 压力达到顶出温度的时间：图 4.2.3 达到顶出温度时间检查其他各项，没有不合理的地方，进行下一步。 4.3 浇

17、注形态及优化 222精选文档大体步骤如前面 3.6 流道系统与平衡分析，不再赘述，只讨论分析结果。 注射位置处的压力图 4.3.1 注射位置处压力 xy 图最大注射压力为 42mpa。 剪切应力方面：图 4.3.2 剪切应力，可知远小于材料的 0.25，合理。 查看优化方案：图 4.3.323精选文档图 4.3.3 流道优化可知系统将分流道的体积缩小了 12.5%，优化结束。进行下一步冷却系统的分析。 4.4 冷却分析 2设置也如【3.7 冷却分析】，得到的冷却回路如下图 4.4.1图 4.4.1 冷却回路冷却液温度依然设置为默认的 25c，得到结果图 4.4.2： 1 型腔温度数据图 4.4

18、.2 型腔温度结果摘要型腔表面温度平均值为 42.8744，与模具温度非常接近，非常合理。 2 回路冷却液温度：图 4.4.324精选文档温差不超过 2，合理。图 4.4.3 回路冷却液温度3 回路管壁温度：最大为 29.04，也不超过冷却液入口温度 5，合理。图 4.4.4 回路管壁温度4.5 保压分析及优化 2(1)进行首次保压分析，分析序列设置为【冷却+填充+保压】，设置好工艺参数如图 4.5.1、 4.5.2、4.5.3图 4.5.1 冷却设置25精选文档图 4.5.2 充填控制图 4.5.3 保压曲线控制然后进行分析，得到结果如下，图 4.5.4：1 顶出时的体积收缩率：达到了 12

19、.97%，主要仍然集中在制件最厚的地方以及浇口处。该 pp 材料制件体积收缩率范围（1.5mm）应在 1.39%到 5.43%之间，明显需要进行优化。26精选文档图 4.5.4 顶出时的体积收缩率2 压力 xy 图：图 4.5.5 压力 xy 图体积收缩率过小的地方，说明该处过保压，制件较厚处收缩率大，说明保压补缩不够，还需 要提高保压压力。（2）保压优化方案 1：将保压压力设置为 40mpa，其他参数不变，分析得到结果：最大的收缩率降低 到 9.275，但最小的体积收缩也出现了-0.636，说明过保压加剧了。27精选文档图 4.5.6 方案 1 的顶出时体积收缩率尝试其他方案：将压力分别设置

20、成：方案 2 为 60mpa、方案 3 为 75mpa，其他参数不 变,依次分析得到结果。方案 2（60mpa）的顶出时体积收缩率：最大为 8.986，最小为-1.228图 4.5.7 方案 2 的顶出时体积收缩率方案 3（75mpa）的顶出时体积收缩率：最大为 8.697，最小的为-1.670图 4.5.8 方案 3 的顶出时体积收缩率28精选文档还是未能达到要求。通过对比数据发现在 40-75mpa 的范围内，压力越大，体积收缩率约小，但同时也会出 现负收缩越来越大的情况，也就是过保压越来越严重。综合比对，最终选择以 40mpa 为恒压保压压力。并且通过创建保压曲线并优化，以缩 小制件上主

21、体积的收缩率的差异。尽可能实现均衡收缩。压力 xy 图如下图 4.5.9 压力 xy 图通过分析，充填末端在 2.5s 时达到最大， 5s 的时候为 0，取中间值 3.8s 作为恒压/降 压转换点。查看冻结层因子结果，得到浇口在 15s 处冻结。速度压力时间切换为 0.66s，由 此确定第一段恒压保压时间为 3.1s，第二段卸压时间为 12.2s。设置参数如图：图 4.5.10 保压控制曲线设置29精选文档图 4.5.11 保压压力与时间图得到的结果如下：图 4.5.12 顶出时的体积收缩率最大的体积收缩率为 9.798，最小为 0.0650（，壁厚为 1.5mm 的收缩率应在 1.39%到

22、5.43% 之间，壁厚为 5mm 的收缩率应在 1.71%到 6.75%之间）没有过保压现象。主要问题还是集 中在制件较厚的地方还有浇口附近，但相比之前的方案得到了很大的改善，且收缩率大的区 域十分小，制件主体的收缩率也很均衡。如果要改善浇口附近制件较厚处的收缩率过大的情 况，那么就要增大保压压力，但是通过分析可以发现这样会使其他区域的收缩率大大降低， 而且区域会想当大，甚至很多区域会出现过保压的情况。制件主体部分也会受到影响。所以 到此保压优化完成，最终确定使用此方案。4.6 翘曲分析 230精选文档翘曲分析与优化是分析流程的最后一个步骤，充填、冷却、保压这三个因素都是翘曲变 形的主要因素。

23、翘曲分析结果的好坏说明前面工作的质量。若翘曲变形过大，则需要重新对 前面的方案进行优化。分析后的结果：所有因素：可以看到在侧面的孔洞处的变形为 0.28mm，其他各个地方的变形都很小，图 4.6.1 变形，所有因素y 方向：变形量为 0.264图 4.6.2 变形因素 y 方向x 方向：变形量为 0.1761，变形量较小。31精选文档图 4.6.3 变形因素 x 方向冷却不均匀：变形量为 0.1427图 4.6.4 变形，冷却不均收缩不均匀：变形量达到了 0.2832精选文档图 4.6.5 变形，收缩不均取向因素：图 4.6.6 变形，取向因素从上面的结果可以得出，变形量主要是由于收缩不均匀引

24、起的，接近总的变形量。33精选文档图 4.6.7 收缩不均 x 方向图 4.6.8 收缩不均 y 方向由上图可以分析得出，收缩不均匀的地方是注射末端以及制件厚度突变的卡扣处和侧 孔，而引起收缩不均匀的原因一部分是制件厚度并非一致，以及保压方面的问题。总之还是 不可避免地引起了翘曲变形，但总体来说变形量不算很大，可以接受。5、总结分析（最终方案）5.1 浇口位置浇口位置应设置在如下图圈出的位置处。34精选文档图 5.1.1 浇口位置5.2 制件材料选用一般的 pp 料。5.3 浇口将浇口设置为厚度 h=1.5mm,宽度 w=4.5mm，长度 l=0.5mm5.4 流道主流道直径为 7.56mm，

25、拔模角 2.4 度，长度 60mm。分流道直径为 6mm，图 5.4.1 流道主视图35精选文档图 5.4.2 侧视图5.5 注射设置模具材料选用 p20;模具温度：42；熔体温度 250，开模时间 5s，注射时间 0.6s，保压压力为 40mpa，保压控制如下，【注射+保压+冷却时间】设置为 25s。图 5.5.1 保压控制5.6 冷却系统水管直径为 d=10mm，水管与零件间的距离为 25mm，水管与零件排列方式为沿 x 方向。 冷却介质选用纯水，冷却介质入口温度设置为 25。流动类型为层流，所以雷诺数 re设置为 2000。查表得纯水在 25时的密度为=0.997kg 每平方毫米，粘度为

26、=0.8937n*s 每平方毫米，冷却液平均流速 u=re*/(d)=17.928mm/s=0.17928m/s 取 0.18 米每秒。图 5.4.1 冷却回路主视图36精选文档6、致谢非常感谢匡老师，不辞辛劳地解答各种疑问。现在看来，当初的问题很多都问得甚至是 相当的愚蠢，例如纵横比修复和优化这种比较低级问题，但匡博还是手把手教到会为止，不 胜惭愧。很难想象匡博这样的忙人，怎样抽出时间，才能录制了近十五个小时的教学视频，孜孜 不倦地一点一点地教会，再简单再细小的细节也没有略过，语言已经无法来形容这种敬业的 态度，五体投地也不能。甚至在有些视频里甚至可以听得出匡博是感冒了的，声音明显变了，还咳嗽这种情 况下老师依然给我们录制视频。有此良师，只能说三生有幸。7、 感受与建议总体来说，这个课设总算是亲力亲为一步一个脚印做下来了，不断地重复和更改，花了 大量的精力去优化和改进，最终