cxwAAA肥皂盒模流分析

1、华东交通大学肥皂盒模流分析实训报告院系：机电工程学院专业：材料成型及限制工程 班级：模具12-1班 姓名：刘文波学号：20210310040325指导老师：匡唐清目录第一章三维造型1第二章CAD doctor修复和简化2第三章网络划分和网络修复3第四章材料选择和浇口位置分析 5第五章填充分析8第六章浇注系统统和填充分析14第七章冷却系统分析和优化16第八章保压分析和优化20第九章翘曲分析和优化23第十章总结25第十一章心得体会与课堂建议27第一章三维造型1.1、 造型CACH纸利用UG制作零件的三维造型,外观主要尺寸为长宽高(130*90*25mn),零 件厚度为2mm大局部壁厚比拟均匀,如图

2、1-1所示.图1-1零件三视图1.2、 三维建模通过建立草图、拉伸、扫略、抽壳、替换面、修剪提、分割面、倒圆角等工 具生成肥皂盒三维造型,如图1-2所示.图1-2肥皂盒三维造型1.3、 导出模型将制作好的造型以igs格式文件导出,准备导入到CADdoctor修复和简化第二章CAD doctor修复和简化2.1、 导入模型把从UG导出的igs格式文件导入到 CAD doctor中,切换到 Translation状态,然后对零件进行检测.修补之前的模型如图2-1所示.其中自由边316条,自由边环路71条.图2-1 CAD修复之前模型2.2、 修复模型对多余的面和边进行删除,缺漏的边和面进行修补.对

3、自由边、自由边环路、 自相交等进行修复简化,修复之后的三维模型如图 2-2所示.其中自由边0条, 自由边环路0条.图2-2 CAD修复之后模型2.3、 导出制件将修复之后的模型以udm格式导出,准备下一步的网格划分.第三章网格划分和网格修复3.1、 网格划分根据零件的形状和厚度,设置全局边长,一般来说,网格单元边长为壁厚的 23倍.通过三种方案比照,选出比拟合理的方案.方案1.全局网格边长为4.0mm弦高0.1mm方案2.全局网格边长为5.0mm弦高0.1mm方案3.全局网格边长为6.0mm弦高0.1mm嘛旗口 DU mmj图3-1三角形网格划分3.2、 网格统计方案一经过分析得出,纵横比拟大

4、,需要调整.匹配率为 87.7%,连通区域 为1,自由边、重叠单元为0,多重边为109.结果如图3-2所示.方案二匹配 率为92.8%,最大纵横比7.1 ,自由边,重叠单元为0,比拟适合.方案三最大 纵横比为17.8%,匹配率有所下降,故这里选择方案二.工面忸二一外表面My三笫熟期横比工f?III 即向露京正帕叱 飞二 %lbHA*n.i：出 :.0泞 比百It 包可图3-2方案1诊断结果诊断结果图3-4方案3诊断结果嚏士生三仁让细节5.图3-5网格修复网渭需条IF硝的堂元实体1T磐吉曼鎏取节点:在地匕闻 而枳三_ .声面面积T 体积=TT 三母用,一场 9VI 乙呢62.50728G1.65

5、51.244通过各网格的划分比拟,得出方案二的效果较好,选择方案二做修复和简化 处理如下,再经过缝合、交换边、插入节点等命令对产品进行修复.修复完成的 结果如图3-6所示.其中三角形个数为6404个,纵横比最大6.0,平均值2.01 , 满足要求.图3-6修复完成结果3.4、厚度诊断及修改结果如下图,平均厚度 2mm最厚处到达2.928mm最薄处为1.244mm 需要对局部区域进行厚度修改.同格库度诊断mm第四章 材料选择和浇口位置分析4.1、 材料选择根据制件的结构、性能、用途等因素,参考模具设计与制造课本选择材料. 制件为壳体件肥皂盒,一般可以采用的材料有PP聚丙烯、PE 聚乙烯等.由外光

6、可以看出,外光比拟好,且制品成型需要的流动性相对较高,综合选择 Generic PP: Generic Default作为本壳体材料.材料的推荐工艺如图 4-1所示.I强证|旌挣_1_工词恒Ef4|3JQH |kh工 值性1机彼旧啊但1*国：油鼻江】匚的体温皮Z-SCC叶*2闲山tr 1G小*5ED写班小修C?M太 假,EOOC士电兄寸的人岫体媪皮,idiI匚 T加出网卡耳应RiC1,N序WF*1式事切让率1 QDg Q1/图4-1材料选择4.2、 浇口位置分析浇口位置分析有两种方式,运用高级浇口定位器和浇口区域定位器找到适宜 的地方确定浇口位置.通过观察与分析找到了最正确浇口区域为蓝色和淡蓝

7、色处.图4-2最正确浇口位置图4-3浇口匹配根据流动阻力分析和结构分析,上图浇口位置区域的流动阻力在填充时阻力 较小,暂时确定浇口形式为点浇口和侧浇口,后面再分析得出结论.方案一为直浇口,如图4-4所示；方案二为侧浇口,如图4-5所示. H II Wil图4-4 直浇口图4-5侧浇口4.3、快速填充*,时耳: 1.1?/O.aM图4-6充填时间图4-7速度压力切换时的压力图4-8流动前沿温度坦X事由包座响 1瓦甘时图4-9到达顶出温度的时间图4-10气穴比照图4-11填充末端压力IIJ0*1叫U DB4JV-ITSjD|dE.1/ijursB-flNDDIM ai打工11=13b.afdeg|

8、图 4-12熔接痕通过以上详细的比照,方案一气穴相比方案二多三处,方案一末端压力较方 案二高6MPa方案一有五处熔接痕,且在同一直线上.由此初步判断方案二稍 好一些.第五章 成型窗口和充填分析5.1、 成型窗口5.1.1直浇口分析:图5-1参数设置rt!=4. =,- =?图5-2质量成型窗口成型质量最大值为0.8823,此刻的时间为0.5265s,工艺设计参数除了注射 机压力改为140MPa其余均采用默认参数,模具温度区间为20-60 C,熔体温度 区间为220-260 C.先参考日志参数再调节得出上图的质量与温度.模具 /熔体 温度为40/240 C,如下列图所示l.ZOD-2.200 J

9、1 .ZUO23D.UZ5D.Dwm.白门 i&L.J220.D2 4DBn 结年修情H ZEUO图5-3 模具/熔体温度注射时间最大为2.200s,最小为0.2s,这里取值1.0s16.BOI通上51 1 .ED-i n.niln_?nnnNun图5-4最大压力降H 起压力修 ft!箱13 HIM： Z-ZW |C| li由图线可知直浇口方案最大压力降为12.46Mpa,值比拟小,满足要求.图5-6最大剪切速率直浇口的最大剪切速率为5429.4/s,小于材料的允许剪切速率100000/s, 符合允许要求.图5-7最大剪切应力从图中看出,直浇口方案的最大剪切应力为0.1234MPq处于比拟小的

10、值,材料所允许的最大应力值为0.25 MPa,方案符合所需条件.20C,能保证良好的流动性图5-5最低流动前沿温度 最低流动前沿温度为232.7 C ,温度的下降小于口工 UUU.大病切眄力fax*算口 快度：匹I 增建热序：ri 1 |C|大疆6速京成型国n段丫0 战具圉：姬及肉IbU UU.n.ni75.D-t0.7004L2H0IL7D0身低茹小前粕一博【咸举育口?二 蟆具 QJft： 矍7 LC| 博体W总：hC|4IIJ 0 01.2000D.70002.200注时时间Innin 口.12.20Q2700注时用间同a-HEOD0.1250n.unnn-2.2ft0盘娴时阿HIzsuu

11、n21D 077I1.0-hiHUll.UQ,BOQDo.zaooa.7DD0i 1.2001.7 DOM = 0.、赞Hcdki 52日JR=L O1S _c U. - | MT 手二2技.7 I：匚JIijfuuzou陆MM河腭J图5-8最长冷却时间直浇口的最长冷却时间为14.74s,符合要求.5.1.2侧浇口分析：机压力改为140MPa其余均采用默认参数,模具温度区间为20-60 C,熔体温度 区间为220-260 C.先参考日志参数再调节得出上图的质量与温度.模具 /熔体 温度为45/240 C 0注射时间最大为2.26s ,最小为0.2s ,这里取值1.0s .晟具H度-nn|q回峥

12、成守门】7n幻打什国OODD,22D.A230 0加可ri可行白是?4n.o7mo2AD 0图5-10区域成型窗口注射时间最大为2.26s ,最小为0.2s ,这里取值1.0s图5-11最大压力降图5-12最低流动前沿温度最低流动前沿温度为232.2 C,温度的下降小于20C,能保证良好的流动性图5-13最大剪切速率侧浇口的最大剪切速率为1747.2/s,小于材料的允许剪切速率100000/s, 比直浇口具有更小的剪切速率,符合允许要求.图5-14最大剪切应力从图中看出,侧浇口方案的最大剪切应力为 0.0900MPq处于非常小的值, 材料所允许的最大应力值为0.25 MPa,方案符合所需条件.

13、110.0000kOOO2.0003.000注时时间国15.55145丁15.4 宁15.40-15.35r15.3015.25-图5-15最长冷却时间直浇口的最长冷却时间为15.42s,符合要求.总结：根据以上快速充填分析和成型窗口分析, 为了使制件获得更小的剩余应力 和跟高的强度硬度,我们选择侧浇口方案,后面的分析都将以侧浇口为分析对象.5.2、 充填分析工艺参数充填时间模具温度熔体温度方案 1.303s46C 240 C其余参数均采用默认值,别进行分析,再找出差异比拟大的参数图组,得 出下列图：a:填充时间b :温度压力切换时的压力c :到达顶出温度的时间d：总体温度e :壁上剪切应力

14、f :熔接痕a.b.c.d.e. ill ii unuu4.3(13f.有堆洞口=I 113(总悻Cl鹿= 1-3.制回0.1151 b- 1,-1/ JU hl14.D51 口出口图 5-16充填分析结果壁L刻新出力DdRI - 1 JS U|llB-gj mi即fc/.Uu.iriu叽 i ?naCintl 5 5U HI 鼻 2H从流动前沿温度图中可以看出温度最高为 245C,从图看出到达顶出温度时 间为17.80s,与设定时间20s足够了.从图中看出,存在有四处熔接痕,但数 目不多,因此不会影响零件的整体质量,因此方案可行.第六章浇注系统和填充分析6.1、 浇注系统采取一模两腔设计,如

15、图根据制品的结构和特征,如果为了提升生产效率, 所示：图6-1 一模两腔侧浇口主流道尺寸：圆锥形形状始端直径为 3mm末端直径为6mm长度为50mm, 属性类型为冷主流道.分流道尺寸：圆形尺寸直径为4mm长度为60mm属性类型为冷流道.浇口尺寸为矩形,长度为1.5mm宽度为2mm高度为1mm两腔之间浇口 的距离为60mm属性为冷浇口.6.2、 浇注系统填充分析由网格统计得制品的体积为：76.5437 cm3 ,由成型窗口分析得充填时间： 1.0s o得出流率为76.5437cm3 /s.模具的温度为45C,熔体由于浇口会有剪切 升温的影响,所以温度应Ig由原来的245c降低几度,取240C.进

16、行分析如下:端d前裙盘废二 Z3B.5iq) 咫ZJ7.B2375I23TJ .流动前沿温度变化不大,仍然在 240c左右,其他参数也比拟合理,说明此 流道系统比拟好,可以采用进行后续的分析.无电时料二 1.1 43(J|图6-3填充时间J.IE3ra. Dau宜虎JLE力5遂时物压力-2l. 47MPa|图6-4速度压力切换时的压力图6-5填充末端压力图6-6注射位置处压力6.3、 浇注系统流道平衡分析设置如图的参数,之后进行分析-第2页哄2 两目标压力 西.丽MF&r4U1sL乩1：生1备卜上工小真成图6-7 参数设置浇注系统总结：流动前沿温度变化不大,仍然在 240c左右,其他参数也比拟

17、合 理,说明此流道系统比拟好,可以采用进行后续的分析.第七章冷却系统分析和优化7.1、 冷却系统构建冷却系统可以采用两种方法进行设计：方案一采用建模里面的冷却系统向导直接构建.方案二采用手动设计,采用平移/复制节点一节点构线一网格 划分一冷却管一镜像来构建.图7-1水管参数设计方案1 :冷却回路向导生成管路方案2 :手动设计冷却管路图7-3手动生成管道冷却水管采用多段循环进水,水管直径取 10mm外部采用软管连接.7.2、 冷却系统比拟和选择1回路冷却液温度比拟方案一：向导生成管道 取IPC: 20s、冷却液：25 C方案二：手动生成管道取IPC: 20s、冷却液：25 C图7-4方案一回路冷

18、却液温度图7-5方案二回路冷却液温度从图中看出两种方案冷却液温升均不大,方案二效果较好一些.2回路管壁温度比拟臼富冷船我K度=报同图7-6方案一回路管壁温度图7-6 方案二回路管壁温度从以上图中看出,两种方案的回路管壁温度均升高的不是很多,方案1差值为2.76 C,方案2差值为3C,均在5c以内.3)冷却液温度情况比拟万案1入口彳中如游温度节点；疮玉,1 *FN与.-. 为r22225 - a 二*-由岁好港温后耳高ia日回郎1 .* Q1 . ft C-fiHHini h*?小HF除 通过回躇口3* KM.-“缶了 kwr冷却液通过回路,两个水管冷却液升高分别为1.4 C、1.6 C,值比拟

19、小,册后的问蹈温应鸣余：M冷却水路设计比拟合理 方案2入口冲却酒源/T侍加酒陶府升商 热量徘陆节点落围通过回路通过回踣屯/ 25H C.打 Hv(A 弗 2T2注与口 - NOI.1* C：HU冷却液通过回路,四个水管冷却液升高1.3度,差值已经很小了,冷却水路设计很合理.通过上面两个方案比拟可知,虽然方案1的冷却效果也不错,而方案2是经 过自行设计优化之后的冷却方案,冷却效果更佳,这里我们选择方案二.7.3、 冷却系统的优化c.图7-7模具型芯温外表度比拟e.5 A ,H|C|的白图7-8模具型腔外表温度比拟从上面的模具外表温度图7-7和图7-8看,优化前的方案：模具温度根本都 在36c以上

20、,而由成型窗口得出的模具温度为 45C,加上浮动温度为365C, 那么通过改变冷却水的温度改善.从优化方案看,模具温度大局部处于45 5c内, 且动定模两侧温度相差不大,符合制品的要求.AQ钟桐度狐得部械温度Tar产i裾一醋砸彳A匚冷却温温度节点花国冷却?我变升高过回路醒封畸 悯过回路E 255 - 25 + 7C翻.Mi67675.1 26.31,3 C6他WAB6925.fl - ?G,7BT D.?fl7 MU妙g255-25.7CB.FItfe kU破2232651.U0,421 都轴K.fl - .7B-? Ol普3 kU最后回为蜃独家：5LWX帖图7-9冷却液温度比拟通过图可知,优

21、化后白冷却液温度升高 0.7 C,远低于优化前JfflBM C.IM4电*H* *图7-10 零件温度曲线比拟从零件温度曲线图7-10看,从名义厚度-1到+1看,优化前方案温度从 45c左右成直线比例上升到50c左右,上下外表温差不大.而从优化后的温度曲线看,在-1到+1区间的温度变化都是在很小的范围,两者制品冷却效果都比拟好,但优化后更佳图7-11回路热去除效率比拟从回路热去除效率图7-11看,优化前前方案相差不大.图7-12到达顶出温度时流道时间比拟从到达顶出温度时流道时间图7-12看,优化前时间最大为29.56s,优化后 时间为59.76s,优化前方案可以接受.总结：根据以上多项比拟得出

22、优化前方案更符合制造的要求,且各方面的效果都 较高,利用其进行后面的分析.第八章保压分析和优化8.1、保压分析工艺设置如下:图8-1优化前冷却+充填+保压参数2OI.UUirdoom5.004) i1 5.oo ?.!)! ?s.on ：M).nn保问修】不画面IWCKI -毡 图8-2优化前保压曲线1b.uu7.5no-n.nnnn?,5(i口 5.non ?-5no i o.on i z.o 15.on 17r.so zo.nn sz.so 保压而间a图8-3优化前保压曲线由查材料收缩属性,由厚度得出材料的收缩范围为：1.38%4.98%厚度mm保法压力MPa保住时间离却时间S平行收缩 %

23、垂直收罪 %体枳收笫军%100,715为1肥. 95S1.3633 115zn1.681.QEZ 34240.3152C1. 421 604.01239 1152C1. 411.684.29237.6152C1 431.724 3S245 7IS201 391.493 66240. B15301. 39L34. 0740 81540141.654 0S252.315L.311.413.162&3.315篁1.1.252.51277.915201. 051.11 73T4 115201. 001 111 93ZT2.215201.11.152.04图8-4 材料体积收缩率MH fii.*u|m|

24、演尚酎的修做收辨:事3.D3：a1330.316?5.732H715口优化前方案优化前方案图8-5保压后收缩率比拟由图得知优化后体积收缩率大局部都在1.38%J 4.98%之间优化前图组得出所需数据图如下:1.0UU3.UD LUUQ 0.50U11.0011.5U16.0019*5U时同闭球结层囚了时网=1 ea(s1.0000,75000.5000QL?50DO.OODO图8-7 浇口到达冻结时间图总结：由上面的图8-6得出压力在2.274s到达最大的20.91MPa,在16s时降为 0MPa取9s作为保压时间,由图8-7看出浇口到达凝固时间为18.6s ,所以得压 力降时间为10.1s.

25、但经过后续屡次优化之后各个时间调整为 8.9s的保压时间, 5s卸压至I 30MPa 6s卸压到0MPa保压曲线调整如下：0.1到达最大保压值40MPa-8.9s保压时间一 5s卸压到30MPa,6s卸压至I 0MPa 从而得到保压曲线如下列图所示：一忤dz一 K出田聒图8-8 保压压力-时间保压总结：经过保压曲线调整后得出图8-8结果图.可以看出调整后的收缩几乎 都在材料允许范围内(1.38%-4.98%),相比没有优化要更好.9.1、翘曲分析第九章翘曲分析和优化保压完毕后进行最后一项分析：冷却 +充填+保压+翘曲 设计翘曲分析的参数如下：,?上一步生 1肛白 呻图9-1冷却+充填+保压+翘

26、曲参数设置好参数后进行分析,得出的结果如下:奕影藤有四案:变形mm 0+1927 .0.1 601UJ U75 HU.U0Q0I口ms .图9-2 变形,所有因素：变形出洌因子=I 000从图中看出总的翘曲变形量为0.1927mm变形量比拟小,再来分析产生变 形的主要原因有哪些.图9-3变形,所有因素：三维方向从图中,由X/Y/Z三个方向比拟分析来看,引起变形的方向为 X/Y,而Z向 影响很小,可以忽略.图9-4变形,所有因素：不同因素从图中来看,经过冷却不均、收缩不均、取向因素分析比拟,可以得 出结论,产生变形的主要因素是收缩不均,其他两方面影响很小,可以忽略. 总结：通过翘曲变形分析可知,

27、产生变形的主导因素为X/Y轴向,而引起变形的 原由于收缩不均,然而收缩不均产生于保压阶段,可以通过优化保压曲线来改善.9.2、翘曲优化通过调整保压曲线进行优化,但由于此塑件翘曲变形量0.1927mm变形量比拟小,在可接受的范围以内,是比拟好的分析结果,虽然可以优化,但改善的 量也不多,所以就不必再做优化,以此作为最优方案.第十章总结该模型为壳体类零件,其尺寸信息为外观主要尺寸为长宽高 (130*90*25mn), 主体壁厚为2.0mm壁厚均匀,产品不是很大,制成一模两腔.材料选用Generic PP: Generic Default 材料.根据Moldflow分析,其工艺设置为模具温度选用 4

28、5 C,熔体温度选用240C,注射时间为1.0s , IPC时间为20s.图10-1 零件三视图浇注系统设置如下图:图10-2 浇注系统主流道尺寸：圆锥形形状始端直径为 3mm末端直径为6mm长度为50mm, 属性类型为冷主流道.分流道尺寸：圆形尺寸直径为4mm长度为60mm属性类型为冷流道.浇口尺寸为矩形,长度为1.5mm宽度为2mm高度为1mm两腔之间浇口 的距离为60mm属性为冷浇口.冷却系统设置如下所示,管道直径为10mm水路温度为 25 C ,速率为4.2341it/min ,其余设为默认.图10-3冷却液管道 保压翘曲优化曲线如下：WCL=图10-4 保压翘曲优化曲线0.1到达最大

29、保压值40MPa-8.9s保压时间一 5s卸压至I 30MPa,6s卸压到0MPa 最终得到的收缩(1.38%-4.98%)和翘曲(0.5以下)都在此材料制品的允许范围内,到达要求.第十一章心得体会与课堂建议自己动手作分析是一件富有成就的体验,这次作业的收获远大于前面几周学 习所获的总和,在自学方面,充分增强了自己动脑、自己查阅资料的积极性.完 整的做完这次分析,真正体会 Mold flow软件的强悍.在导入CAD doctor中对产品做修复和简化的时候,出现了很多的问题,这 使我熟悉到,严禁的思维是非常重要的,而这种思维,必须从造型就开始,利用 UG造型完后,应该以igs格式文件导出,可以将

30、曲面和曲线不勾选,这样导入 CAD doctor做修复的时候会简单很多.修复完成后的产品最后导入Mold flow进行网格划分,选择适宜的全局网格 边长,由于要进行翘曲分析,使其相互匹配率大于 90%连通性为1,无自由边、 折叠面、取向的问题,并利用合并节点、插入节点、交换边等工具使最大纵横比 大局部在6以下,平均值在3以下.最后一定要进行厚度诊断,保证与实体厚度 差异不是很大.在网格质量得到较高保证的情况下,之后的分析才能顺利进行. 对厚度不均的区域,可以进行适当的修改,但要保证产品不能变形.网格划分完成后,再进行浇筑系统分析,利用浇口位置分析可以找出浇口位 置,参照最正确浇口和结构得出合理

31、的浇口. 浇口可以选取几种方案,最后进行比 较,选出较为适宜的浇口.利用成型窗口分析得出制品质量和充填时间,再由充填分析得出制品的熔接痕、剪切应力、模具温度等因素,制作多个方案进行比照 选择最正确方案.由前面的浇口位置创立创立浇注系统,浇注系统设计时由主流道、 分流道、浇口组成,并且采用平衡流道分析得出优化的浇口尺寸.使每个型腔都能同一时间冲满和保压.这项分析也可以选择几种方案进行一一比拟,得出合理的选择.浇口位置的选定,需要进行多轮的比照,分析,最后得出结论.选定浇口 位置后,选择材料,进行充填分析.假设料流前锋的速度不一致,即流动不平衡, 那么需更改浇口位置,并保证剪切速率和剪应力小于材料所允许值. 此分析可确定 最大注射压力及最大锁模力,为选择注塑机提供依据.浇口位置选定后,合理选择浇口类型,建立浇注系统.之后进行流道平衡 分析.对于流道