模具設(shè)計(jì)從入門到精通培訓(xùn)MoldFlow_件優(yōu)化模腔尺寸.doc

MoldFlow軟件優(yōu)化模具型腔尺寸Application of Mold Dimension Optimization with MoldFlow Software文勁松 麻向軍 （華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國(guó)家工程中心SCUTMoldFlow高級(jí)技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)中心）一 前言塑料制品從模具中取出發(fā)生尺寸收縮的特性稱為塑料的收縮性。因?yàn)樗芰现破返氖湛s不僅與塑料本身的熱脹冷縮性質(zhì)有關(guān)，而且還與模具結(jié)構(gòu)及成型工藝條件等因素有關(guān)，所以將塑料制品的收縮統(tǒng)稱為成型收縮。塑料的成型收縮大小可用塑料制品的實(shí)際收縮率S實(shí)表征，即 （1）式中，a為成型溫度時(shí)的制品尺寸，b為常溫時(shí)的制品尺寸。由于成型溫度時(shí)的制品尺寸無(wú)法測(cè)量，因此采用常溫時(shí)的型腔尺寸取代，故有 （2）式中，c為常溫時(shí)的型腔尺寸，S計(jì)為塑料制品的計(jì)算收縮率。當(dāng)S計(jì)已知時(shí)，可用S計(jì)來(lái)計(jì)算型腔的尺寸，即 （3）從式3可知，模具型腔尺寸與塑料的收縮率有直接關(guān)系。但是，在實(shí)際成型時(shí)不僅不同品種的塑料其收縮率不同，而且不同批次的同一品種塑料或者同一制品的不同部位的收縮率也經(jīng)常不同，收縮率的變化受塑料品種、制品特征、成型條件以及模具結(jié)構(gòu)、特別是澆口尺寸和位置諸多因素的影響，因此制品的實(shí)際收縮率與設(shè)計(jì)模具所選用的計(jì)算收縮率之間便存在著誤差。在實(shí)際的生產(chǎn)中，收縮率的選取原則如下：1）對(duì)于收縮率范圍較小的塑料品種，可按收縮率的范圍取中間值，此值稱為平均收縮率。2）對(duì)于收縮率范圍較大的塑料品種，應(yīng)根據(jù)制品的形狀，特別是根據(jù)制品的壁厚來(lái)確定收縮率，對(duì)于壁厚者取上限（大值），對(duì)于壁薄者取下限（小值）。3）收縮率的選擇還要考慮到修模的余地，如凹模要選小值，型芯選大值。凹模和型芯的尺寸計(jì)算方法有基于塑料平均收縮率法和基于公差帶法?？蓞⒖枷嚓P(guān)的書(shū)籍文獻(xiàn)。從上面的分析可以看到，塑料收縮率的選擇是很重要的，它直接影響到制品的質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。MPI/Shrink模塊提供了很好的幫助。二 MPI/Shrink的功能MPI/Shrink在充分考慮塑料性能、制品尺寸以及成型工藝參數(shù)的情況下，能夠給出合適的成型收縮率，它的功能包括：1、 計(jì)算合理的收縮率；2、 圖示給定的收縮率對(duì)制品是否合適；3、 如果用戶對(duì)某個(gè)尺寸規(guī)定了公差范圍，MPI/Shrink能夠計(jì)算給定的收縮率是否滿足公差的要求。三 MPI/Shrink分析流程 MPI/Shrink能對(duì)中型面網(wǎng)格和表面網(wǎng)格進(jìn)行分析。其網(wǎng)格質(zhì)量與MPI/Flow、MPI/Cool等的要求相同。進(jìn)行MPI/Shrink分析時(shí)，需要選擇已進(jìn)行了收縮實(shí)驗(yàn)的材料。選擇的方法如下：1、 打開(kāi)材料選擇對(duì)話框；2、 在對(duì)話框中點(diǎn)擊Search按鈕，點(diǎn)擊Add按鈕；3、 在出現(xiàn)的選擇框中，選中Residual strain shrinkage data : Parallel standard devlation選項(xiàng)；4、 確定收縮率的范圍；5、 在搜索到的材料中，選擇需要的材料。如果需要對(duì)某個(gè)尺寸定義公差大小，其命令為Analysis菜單下的Set CriticalDimensions。首先選擇代表尺寸的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后定義上下偏差即可。MPI/Shrink提供了兩種分析流程，F(xiàn)lowShrink和CoolFlowShrink，用戶可根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。其它的分析準(zhǔn)備工作與在前幾篇文章中介紹的分析相同。四 MPI/Shrink分析結(jié)果MPI/Shrink的分析結(jié)果包括屏幕輸出結(jié)果和圖形表示的結(jié)果兩種方式。屏幕輸出結(jié)果包括Recommended Shrinkage Allowance Report和Component shrinkages report。如果定義了尺寸公差，還有Dimension Summary Report和Full Dimension Summary Report。Recommended Shrinkage Allowance Report（推薦的收縮率）：假設(shè)塑料的收縮各向同性的情況下，給出最合適的收縮率。Component shrinkages report（坐標(biāo)軸方向收縮率）：坐標(biāo)軸X、Y、Z方向最合適的收縮率。Dimension Summary Report（尺寸簡(jiǎn)單報(bào)告）：包括定義尺寸的大小、公差范圍、模腔需要的尺寸、公差等，如果模腔計(jì)算的公差為0或小于0，表示采用推薦的收縮率不能滿足定義尺寸的要求，并給出TOL NOT MET警告。Full Dimension Summary Report（完整的尺寸報(bào)告）：如果有定義的尺寸不能達(dá)到要求，可通過(guò)這個(gè)結(jié)果來(lái)找到是哪個(gè)方向（X、Y、Z）不能滿足。shrinkage check plot：圖示應(yīng)用屏幕結(jié)果推薦的收縮率是否合適。綠色表示合適，紅色表示不合適，黃色表示如果采用推薦的收縮率需要認(rèn)真對(duì)待。predicted error表示不考慮工藝參數(shù)應(yīng)用平均收縮率得到的誤差。total error考慮了工藝條件，包括predicted error。四 應(yīng)用實(shí)例有一制品如圖1所示。材料為PC。定義的尺寸如圖中I、II，大小分別為190.5mm，公差為0.5mm和0.5mm以及76.2mm，公差0.3mm和0。采用FlowShrink分析流程。 圖1 制品圖分析結(jié)果如圖26。 圖2 推薦的收縮率為0.66 圖3 X、Y、Z方向推薦的收縮率 圖4 定義尺寸的簡(jiǎn)單報(bào)告 圖5 定義尺寸的詳細(xì)報(bào)告 圖6 shrinkage check plot結(jié)果從分析結(jié)果可知，雖然圖4顯示II的尺寸公差滿足要求，但圖5的結(jié)果顯示，該尺寸的Y方向不能滿足要求，而該尺寸在零件的坐標(biāo)系中正是Y方向，所以應(yīng)用推薦的收縮率不能滿足公差要求，與圖6的結(jié)果相符合。圖6中，II尺寸全部為紅色（由于印刷的原因，可能看不清楚）。四 結(jié)束語(yǔ)本文介紹了MPI/Shrink模塊在優(yōu)化模