【注塑模具设计中基于MOLDFLOW的模流分析案例3000字】

XII注塑模具设计中基于MOLDFLOW的模流分析案例综述目录TOC\o"1-3"\h\u17347注塑模具设计中基于MOLDFLOW的模流分析案例综述 -1-183661.1MOLDFLOW模流分析简介 -1-252361.2CAE分析前处理 -3-144481.2.1划分网格 -4-132411.2.2进行最佳浇口位置分析 -5-152171.3MOLDFLOW分析结果 -6-99791.3.1填充时间 -6-199641.3.2流动前沿温度 -7-18061.3.3速度/压力切换时的压力 -8-206801.3.4气穴位置预测 -8-223361.3.5熔接线 -9-44991.3.6回路冷却液温度 -10-203071.3.7塑件到达顶出温度的时间 -10-36071.3.8塑件顶出温度分布 -11-284671.3.9缩痕估算 -12-90461.3.10平均体积收缩率 -12-126621.3.11保压压力和保压时间 -13-134811.3.12翘曲分析 -13-232391.3.13翘曲变形分析结果 -15-1.1MOLDFLOW模流分析简介注塑模具从开始设计制造到投入使用都是一个非常复杂的流程，它也就是一个对于设计、修改、再加以设计不断进行优化。其中较为重要的一个流程是采用计算机辅助工程技术(CAE)，与其他传统模具设计技术相比，采用计算机辅助工程技术可以极高地改善和降低了生产效率，并且对于企业产品质量等各方面还可以有所提升和保障。Moldflow软件用于注射模具注射成型的深入优化和分析，其主要功能为：优化了塑件，通过Moldflow软件对各种塑料的结构进行了分析，可以清楚地看出各种塑料可以广泛使用的最小壁厚，进而尽可能对各种塑料的结构和尺寸都进行了再一次优化设计，减少了材料的消耗，缩短了塑件加工和成型的时间和周期，提高了生产效率，降低了生产成本；优化了模具的结构，通过Moldflow软件的分析我们可以确定得到一个塑件的最好浇口数量和最佳浇口所在地点;另外还有利于分析模具的浇注系统和冷却系统设计的合理性，对于浇注系统的水路流道和模具冷却系统水路布局进行了优化，以提高浇注模具的质量；优化注射工艺参数，Moldflow软件能够通过仿真分析模具的注射工艺流程参数，可以较为准确地计算出模具在注射工艺中的压力、锁模力、塑料溶体填充的持续时间、模具和其他塑料溶体的温度以及模具在冷却过程中的持续时间，以便在设计时可以根据所分析的结果对模具的注射工艺参数进行相关的优化。1.2CAE分析前处理一般情况下，Moldflow分析过程如图6-1所示：图6-1Moldflow的分析流程1.2.1划分网格由于这些塑件比较对称，壁厚均匀，所以我们在设计时采用了将表面网格三维模型直接导入caddoctor软件中，对模型进行了简化及修复，去除了尺寸较小的圆角、倒角及一个圆孔等特征(具体形状如图2所示)将这些简化后的模型直接导入到Moldflow软件中，进行了网格的划分，采用了双层面网格，得到的计算结果见下图6-2、6-3所示。图6-2网格划分结果图6-3网格数量诊断1.2.2进行最佳浇口位置分析我们运行初步分析，得到浇口最佳部位，如图6-4所示，根据所得出的最佳结果，可以在对浇注系统进行设计时以此为参考。可以明显看出最佳的进浇口蓝色区域分布在中部。由于考虑到产品外观面及生产自动化，所以我们将进浇口设置到圆边潜进胶。图6-4最佳浇口位置根据最佳浇口的位置分析结果来对浇注系统的流道进行设计，浇注系统的流道设计如图6-5所示：图6-5浇注系统流道的设计1.3MOLDFLOW分析结果1.3.1填充时间由于本模具采用的一模两腔的结构形式，在塑料溶体填充时，两个型腔的填充时间应该大致相同。图6-6是塑件的填充时间示意图，根据图中的信息可以看出，两个型腔的填充时间几乎是一致的，并且在填充的过程中，并未出现塑料溶体滞留的现象，两个型腔填满的充填时间为1.65s，与我们所预期的填充时间2s相符，说明塑件的结构尺寸设计是合理的。图6-6填充时间示意图1.3.2流动前沿温度我们可以用一个简单的方法来通过测量一个塑件的流动先导和温度来确定一个塑件上焊接线。根据塑件流动前沿的温度变化来推测塑料溶体从型腔中流出后的温度变化，对于流动前沿温度过低的塑件，在其成型过程中，塑料熔体在流动时所留下的焊接线比较明显，这样不仅会影响产品的美观，还会影响产品的尺寸精度。根据图6-7中的信息可以看出，塑件的流动前沿温度的最高温度为220.3℃，最低温度为211.2℃，塑件的流动前沿温度的温度差∆=4.1℃，塑件大部分区域的温度都分布的比较均匀。从分析的结果来看，该塑件的结构是合理的。图6-7流动前沿温度示意图1.3.3速度/压力切换时的压力速度/压力转换时的压力数据属于单组数据，通常，v/p转换时刻的压力数据是整个注塑生产周期中都是最高的，未充填区域在图中以灰色显示。产品越是平衡，未填充的面积是相等的，且压力会越小。如图6-8所示，我们可以看出V/P切换压力为18Mpa，两个产品灰色区域面积相等。图6-8速度/压力切换时的压力示意图1.3.4气穴位置预测气穴的产生是因为塑料熔体在填充型腔时，塑料溶体相遇，部分气体来不及排除型腔，被迫留在型腔中，导致塑件的表面或内部形成或大或小的气泡。根据图6-9中的信息可以看出，该塑件的气穴都主要集中在塑件内壁的圆角处，可以通过开排气槽来改善此现象。图6-9气穴分布示意图1.3.5熔接线熔接线是两股熔料相遇形成的，熔接线会使塑件的强度降低同时也会产生外表的缺陷。如图6-10所示，该塑件在注塑过程中并没有产生熔接线。说明了成型零件的设计是合理的图6-10熔接线示意图1.3.6回路冷却液温度模具的冷却系统是否合理需要通过分析冷却过程中温度的变化是不是符合正常情况，只有合理的冷却条件才能避免塑件发生翘曲变形，从而提高产品的质量。我们也可以优化冷却分析过程中存在的不合理的参数进而去优化模具的冷却系统。回路系统中的冷却液的升温不超过2℃，这符合正常情况。且两种方案中冷却液的温度变化差别也不大。因此冷却系统的冷却水水路的排布是合理的。图6-11回路冷却液温度示意图1.3.7塑件到达顶出温度的时间从图6-12中可以看出塑件到达顶出温度的时间为7.573秒。在实际生产中，通常都会在此基础上增加几秒钟的时间，以便于塑件能够完全冷却。图6-12塑件到达顶出温度的时间1.3.8塑件顶出温度分布衡量一个冷却系统的冷却效果是否达到要求可以很直观的从塑件的顶出温度分布图上看出。从图6-13中可以看出塑件在顶出后的温度为27.53℃。由此可见，该冷却系统的设计能达到预期的冷却效果。图6-13塑件顶出温度分布图1.3.9缩痕估算缩痕是产品出现收缩现象产生凹痕缺陷，缩痕估算可以看出塑件上哪些部位存在缺陷，进而去优化参数。图6-14为缩痕估算结果，可以看出塑件总体上大于0.03mm，圆孔底部有缩印。图中并无过量的凹痕缺陷，且数量在要求范围之内，说明塑件的设计比较合理。图6-14缩痕估算结果示意图1.3.10平均体积收缩率体积收缩率分布的越为均匀越好，因为收缩不均会导致翘曲变形，甚至缩水，凹痕等缺陷。从图6-15中可以看出塑件的体积收缩率分布的比较均匀，因此在塑件成型时并不会造成太过明显的变形等缺陷。图6-15平均体积收缩率示意图1.3.11保压压力和保压时间一般保压压力是注射压力的80%左右，过低保压压力可能导致熔料射不满而产生缺陷。根据计算得知，理想的保压压力应在28MPa左右，经过分析得到的保压压力为18MPa，是在可接受的范围内，故保压压力是合理的。图6-16保压压力和保压时间1.3.12翘曲分析翘曲变形是塑件产生的常见缺陷中的一种。翘曲变形产生的原因也有几种，可能是脱模角度的选择不合理，导致模具脱模时，塑件脱模不顺利引起了塑件的翘曲变形；或者是成型零件的结构不合理，刚度强度不够，在注射过程中，不足以承受塑料溶体的压力，导致塑件成型时发生翘曲变形；也有可能是注射工艺参数的设置不合理。下面将一一列出塑件在各个方向的翘曲变形量：图6-17所有方向上的翘曲变形量图6-18X方向上的翘曲变形量图6-19Y方向上的翘曲变形量图