【《基于Moldex3D的咖啡机灯塑件注塑成型模流分析案例》2500字】

基于Moldex3D的咖啡机灯塑件注塑成型模流分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u30778基于Moldex3D的咖啡机灯塑件注塑成型模流分析案例 131001.1模流分析的意义 1120671.2Moldex3D软件的简介 123011.3模流分析的原理和过程 1219691.4模流分析结果 2139791.4.1成型工艺参数的设置 2315111.4.2充填分析 27751.4.3保压分析 533901.4.4冷却分析 8250751.4.5翘曲变形 111.1模流分析的意义塑件的注塑成型的过程相对来说是比较复杂的，产品质量被很多因素所影响，所以采用传统的试模修模方法，是比较困难也是不太明智的方法，而且对工艺人员的个人经验要求比较高，无法准确量化标准，难于找到最合理的加工参数组合并制定最优的工艺方案。近年来，随着注射模具行业的高速发展，单纯依靠个人的经验进行模具设计，现在已经无法满足人们日益增长的发展需求了，而且CAR仿真技术也发展得越来越来，普及率也越来越高，所以CAE仿真技术在现代模具设计中可以得到了很好的运用。在设计模具时，用CAE仿真软件可以帮助工艺人员对所设计的模具进行优化，减少试模修模的次数，降低生产成本，提高研发的效率。本章是基于Moldex3D软件对咖啡机灯架的成型过程进行模流分析，为塑件的成型过程设定合理的工艺参数，并改进模具设计中相对不合理的部分。1.2Moldex3D软件的简介Moldex3D软件采用了先进的数值分析算法，依据塑件实体进行建造三维实体元素网格对模型进行综合分析，可以实现高度仿真分析的过程，并且可以精确进行塑件在注塑成型过程中的充填、保压、冷却和翘曲等相关分析，帮助设计者确定相对优良的工艺参数组合。该软件在注射模具设计和制造行业中得到了广泛的应用。1.3模流分析的原理和过程塑料成型的模流分析以传热、塑料流变学和连续介质力为理论基础，构建了塑料熔体在模腔内传热和流动的数学模型。以真实的塑件对象为基准进行实体网格划分，再通过图像直观地将各阶段的成型过程展现出来，为设计者优化模具设计和确定工艺方案提供准确的辅助分析技术。而基于Moldex3D软件对塑件进行的模流分析一般包括以下三个方面：1）前处理。前处理包括将产品模型、流道和冷却系统等汇入软件，几何检查修复，划分实体网格；2）模流分析过程。这部分包括了选定注塑材料，设置成型工艺参数，进行仿真模流分析。3）后处理。后处理包括产生分析结果，将分析结果生成报告。1.4模流分析结果1.4.1成型工艺参数的设置塑件主要的成型工艺参数如表5-1所示表5-1成型工艺参数项目名称项目资料填充时间/s0.5料温/℃220模温/℃60射出压力/MPa121射出体积/cm30.88保压时间/s13.23保压压力/MPa140VP切换（充填体积百分比）/%86开模时间/s9.5顶出温度/℃108空气温度/℃25冷却时间/s12.51.4.2充填分析填充过程为压力推动塑料熔体前进，由于压力差使塑料波前进填充模穴的过程[8]。充填分析是从开始注塑到塑料熔体充满型腔内部的整个充填过程的仿真分析，该分析可以通过记录充填过程中不同时间的波前边界位置来查看塑料熔体在充填保压过程的流动情形，判断充填行为的合理与否，检查是否发生短射、滞流等现象造成塑件缺陷。1）充填时间分析a.30%b.50%c.80% d.100%图5-1充填时间如图5-1所示，图中显示了30%、50%、80%、100%四个时间点塑件的充填流动分布情况，由图可以清楚地知道该塑件在充填时间0.5s时完成了塑料熔体的充填，同时可以比较直观地看到塑料熔体在充填过程中的流动情形。图5-2不同时间的熔体填充比例如图5-2所示，塑料熔体在不同的时间点的充填比例分布均匀，熔体最终充满型腔，无短射现象。2）缝合线分析图5-4缝合线的位置缝合线亦称为熔接痕，是指在塑料熔体填充过程中有两股以上料流接合时无法完全融为一体而产生的熔接细线，当塑件存在较多缝合线时，会影响塑件外观，同时缝合处会造成应力集中影响塑件质量。如图5-4所示，缝合线只出现在塑件的圆心处，影响很小，可以接受。综上所述，可表明本课题中的浇注系统设计得相对合理，充填均匀且平衡，塑件无因为充填不饱而产生的缺陷，质量较好。1.4.3保压分析充填阶段过后，型腔内塑料熔体将开始保压阶段，注塑控制会从速度控制转化为压力控制。保压时，型腔内的塑料熔体会开始冷却和收缩，而另一方面，塑料熔体将在保压压力的作用之下一直向型腔内补缩，所以，保压时期将一直进行，直至浇口封闭。在保压时期，保压压力和保压时间都是主要的影响因素。谈若保压时间过短会因为型腔压力高于腔外，在浇口未封闭完全的情况下造成型腔内塑料熔体倒流；而较低的保压压力会造成型腔补料不够，出现较高体积收缩率而使产品引起翘曲[7]。1）保压时间分析图5-5保压时间为2.166s时的熔融区域图5-6保压时间为13.237s时的熔融区域由图5-5可知，当保压时间为2.166s时，浇口尚未完全封闭，此时若结束保压，将会导致型腔内塑料熔体倒流，收缩不均匀，进而影响塑件的质量。而当保压时间延长至13.237s时，此时浇口完全封闭，腔内熔体不再倒流，腔外熔体也不再补充进来，结束保压也不会造成能量浪费。2）体积收缩率分析图5-7保压阶段体积收缩率保压压力对塑件的收缩是关键的影响因素。在充填完毕以后，以一定的压力继续模腔补料，可减少制品的体积收缩。具体到本次设计中，由图5-7所示，塑件在保压阶段的体积收缩率控制在0.746%~2.462%之间，分布均匀，表明保压压力的设定相对合理。1.4.4冷却分析在注塑成型过程中，冷却效果对塑件翘曲变形的影响较为显著，此过程中模具温度较高，为了便于塑件成型，缩短冷却时间，提高塑件质量，在设计模具时应在模仁和模板上开设冷却水路，具体的设计见本说明书4.7冷却系统的设计一节。1）塑件平均温度分析图5-8塑件平均温度塑件的平均温度差要求尽可能小，整体温度分布均匀，通常应把塑件表面温度差值控制在25℃以内，根据图5-8可知塑件的平均温度集中在37.169~42.066℃之间，温差约为4.897℃，分布较为均匀，符合要求。2）冷却水路温度分析图5-9冷却水路温度通常冷却水路的温度差应当控制在5℃以内，否则可能导致塑件因冷却不均而引起翘曲，温差越小，冷却效果越佳。根据图5-9可看出，本次设计中冷却水路的温度在35~31.032℃之间，温差0.032℃，满足要求。3）模具温度差分析图5-10模具温度差模具温差同样应尽可能小，最好应控制在10℃以内，本设计最高温度差达到1.771℃，符合要求。1.4.5翘曲变形翘曲变形是由于塑件残余内应力大于材料的屈服极限从而引起的塑性变形，翘曲变形会严重影响塑件的质量，如果翘曲变形的程