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1.3二维图壁厚均匀，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，需要做侧抽芯。材料选用普通PP材料。模型建好之后导出为IGES格式。2、模型修复与简化打开CADDoctor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

2、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】一一【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

3、点移动节点等方式进行，直到得到满意的结果。如下图3.2.1:3.2.2:图3.2.1修改后的纵横比诊断如&过修复后的纵横比为13.68,只出现少数，可以接受。修复后的网格统计如下图15108a匹配亘龙比二匹配百分比相互百夯比纵横比二最大13.7平均2.71体积：三角形:30.S393cn*3n面积：表面面积；495.432CM2边边边mrn-m二-TnnT7唱一(Rml爹田边元单的硫正二不1田己AP-0向取元单-兀S-节学童细父全点相完凫交图3.2.2网格统计由统计结果知，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

4、置】，选择材料为默认的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。依星性和利*逑推打_1_上源次也生存性|，皿|机械M性模具洗面温度E3Q：熔体端度240C膜具显度范围强卷易1卜值组C展大5白C爆体捅庭审.国审5)最小值220C暴人值之盘口C维正寸扉*焙体遍原290C画上温度iniC屋查;地大也加咫力025MFa最大剪5逮率口图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

5、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:、*_*.万案1:图3.3.3万案一浇口方木2:图3.3.4方案二浇口成型质量也相考虑过双浇口，但是快速成型分析发现双浇口的熔接痕比单浇口的要多,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t.*«Rl.lFI|a|UtT方案二的充填时间为1.135秒，相差不大。【压力之间的对比】方案达到顶出温度的时间对比：方案一为22.40秒：方案一为24.40秒,方案充填时同=113bsJL1翡.(LE515k尸一

6、kOLEUS0.0000"图3.3.6方案二充填时间为38.26MPa,方案2为36.68,方案的压力更小一些。一X坦"!二H,¥'”1图3.3.7方案一达到顶出温度时间2要更多2秒。方案一更优。I 9中-*图3.3.10方案二熔接痕图3.3.9方案一熔接痕然后方案二的: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。足到项出K电的副同 =M3-I.JHb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:1E.E412.H9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

7、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。因而下面先尝试着但总的来说，从前面分析结果来看，两个方案的结果相差都不太大,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成型窗口高级选项(3)得到结果:质量成型窗口3.4.2最大剪切应力3.4.3（远小于材料的0.25MPa,可以接受）* IE Hr tflllPY.1!Mt AHM«1Kk|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1

8、S.rM.iiam图3.4.4区域切片图因此，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42。C,熔体温度250。C,注射时间1s,1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：充填时间图3.5.1: I4G1H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,金1*制看归N* *口、|网IMF图3.5.

9、2壁上压力图注射位置处的压力，图3.5.3,最大为38.25MPa。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

10、3.6.5。O图3.6.3流道参数图3.6.4浇口参数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。得到流道系统如图通过连通性诊断无误后准备进行下一步【流道平衡分析】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38MPa。分析结复制上方案，设置分析序列为【流道平衡】充填控制选为自动，压力选择

11、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42。C,因此设置水温为25。C,分析后得到结果：管壁温度

12、为29.14,和水温温度差小于5°C,合理，回路管壁温度如下图3.7.5:同需常驻R度=£9.19|C)|C1图3.7.5回路管壁温度【型腔温度】如图3.7.6阿,士三左小二三三一二一三二-*二至型腔温度结果摘要零件表面温度-最大值=66.5473C零件表面温度-最小值,29.4557C零件表面温度-平均值=445.0460C型腔表面温度-最大值-64,1201C型腔表面温度-最小值,25.0000C型腔表面温度-平均俏=43.6627C平均模具外部温度=26.3208C通过外边界的抽通量,0.0623kl周期时间=3.0000s最局温度=25。,盹盹C1最低据唐,25.0

13、000C图3.7.6型腔温度结果摘要按要求，型腔表面温度应该和模具表面温度相差10。C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30。C、35。C,40。C,设置工艺参数其他一致，再进行分析。最终30。C的结果符合要求，选用此方案，结果如图3.7.7零件表面温度 零件表面温度- 零件表面温度- 型雇表面温度-最大值 型腔表面温度-最小值 型腔表面温度-平均值 平均模具外部温度 通过外边界的热施量 周期时间 取昌温度 最低温度最最平=70.2583 C=皙-4799 C-C=&7.87B0 C=27-0650 C=M.7622 C=0.1776 RU=

14、M5.回皿目s-25G-阿0 C=Z5.OBEJ9 C执行时间图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。图3.8.2

15、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：3.8.4和3.8.5的ia回国1.I-I t JU球压WHI图3.8.5保压控制曲线图3.8.4保压控制曲线设置进行优化后的结果如下:州出*料依史也*Ri 1lL4!pq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

16、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。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

17、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4.1.2I4indtntniMra图4.1.2质量xy图区域切片图图4.1.3区域切片图所以选择注射时间为0.6s最大剪切应力，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42。C,熔体温度250。C,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

18、的许用应力0.25,图4.2.1,合理。0.2U440.13620.06810.0000-5427图4.2.1壁上剪切应力压力：37.54为注射位置处最大压力。压力时间=0.6715sMPa37.5426.1518.779.3&40.0Q00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1B.B11乙日。1.1/1检查其他各项，没有不合理的地方，进行下一步。4.3浇注形态及优化2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。注射位置处的压力最大注射压力为 剪切应力方面：10.DU4IJ003U0年mi nmnn.nvnn图4.3.1注射位置处压力x

19、y图42MPa。0.0649 C0.1485 MPaMPaa.e78U MPa0.0093 I'Fdm.Q49;l 0.0433 a.taso 0.8269 0.仙盟 0.0017总体温度-标准差剪切应力-最大值剪切应力-第小个白分数剪切应力-平均值剪切应力-标法差冻结层因子-最大值冻结层因子-亲95个百分数冻结层因子-第5个百分数冻结层因子-最小值冻结层因子-平均值冻结层因子-标准差图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4.3.3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。进行下一步一一冷却系统的分析。4.4 冷却分析2设置也

20、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25。C,得到Z果图4.4.2:1型腔温度数据等杵表面温度-最大值=6感C=29Bfc557C $5,R597C 63.97*7C 25电。停C零件六面温度-最小值零件表面温度平均值型腔表面温度-最大值型腔衷而锦堂-最小值型性表面温度-平均值平垃膜国外郅温度=wF'fJWnwij-26.3507C通登外1界为勃通量-U.U6OVk周期时间=3S.00131S最高温度=25Q.Q9Q9C最低温意=zs.onenc执行时间图4.4.2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

21、非常接近，非常合理。2回路冷却液温度：图4.4.3温差不超过2C,合理。回寤冷却值H座=ZU.4|C| KI?5 7125二6靠向口 EE如川-3。1Dm图4.4.3回路冷却液温度3回路管壁温度：最大为29.04C,也不超过冷却液入口温度5C,合理。回路管壁R座:29喇口图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12.97%,主要仍然集中在制件最

22、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。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。及出M由林树收看率.fi231.-：-：图4.5.4顶出时的体积收缩率2压力XY图:(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。IIAX* *5JiM31-Ml5JtKUHRAM图4.5.6方案1的顶出时体积收缩率方案2 (60MPa)的顶出时体

23、积收缩率：最大为 8.986,最小为-1.228h WI42为60MPa、方案3为75MPa,其他参数不项除秋收章率编匕陷图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.jpqHUTT图4.5.8方案3的顶出时体积收缩率尝试其他方案：将出力分别设置成：方案变,依次分析得到结果。-1.2S1I】W 收3F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

24、小制件上主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保压控制曲线设置保压*网IM图4.5.11保压压力与时间图得到的结果如下:项肥时的林根收缩率-9.79Bpq陶9.79H.7.36S2.49(O.DG5Q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1.5m

25、m的收缩率应在1.39%到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2翘曲分析与优化是分析流程的最后一个步骤，充填、形的主要因素。翘曲分析结果的好坏说明前面工作的质量。冷

26、却、保压这三个因素都是翘曲变若翘曲变形过大，则需要重新对前面的方案进行优化。分析后的结果：青舞,同勺内聚:学埠ItMHf ' I.MD图4.6.1变形，所有因素所有因素：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者B很小,Y方向：变形量为0.264史晒*图由出*:Y Aft比X国子1 >ui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。*4-AHktnnfiMt图4.6.3变形因素X方向冷却不均匀：变形量为0.1427殳尼”容珅不均受焉比例因子=1。|inm|n.n?uU.U3S78.8bDQE-Db图4.6.4变形，冷却不均收缩不均匀：

27、变形量达到了0.28变形,收解不均受落出例因干=I.DUOmmj0.14430.0764011OM图4.6.5变形，收缩不均取向因素:取向因案:史塞HHH+=l.inon叫图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起的，接近总的变形量。图4.6.7收缩不均X方向*ffi,敷不小周：¥方向 比也WT - LIlfBhn*l图4.6.8收缩不均丫方向总之还是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。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

28、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。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,拔模角2.4度，长度60mm。分流道直径为6mm,图5.4.1流道主视图图5.4.2侧视图5.5 注射设置模具材料选用P20;模具温度：42C;熔体温度250C,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。5 gl叩 U.S(保压时HIMy"：3r H * 呼图5.5.

29、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25Co流动类型为层流，所以雷诺数Re设置为2000。查表得纯水在25c时的密度为p=0.997kg每平方毫米，粘度为刀=0.8937N*s每平方毫米，冷却液平均流速U=Re*r/(pd)=17.928mm/s=0.17928m/s取0.18米每秒。/Iwi-'paw-"ip>1-mi,fp-Q01O6、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，