畢業(yè)設(shè)計(jì)——基于Moldflow的塑料旋鈕成型

1、 南 京 工 程 學(xué) 院 專 接 本畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(論文)作 者： 徐曹穎 學(xué) 號(hào)： 學(xué)院（系、部）： 蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 數(shù)控加工與模具設(shè)計(jì) 題 目： 基于 Moldflow 的塑料旋鈕成型分析 指導(dǎo)者： 沈小強(qiáng) 評(píng)閱者： 2014 年 4 月 南 京南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）I【摘要摘要】Moldflow 軟件是美國(guó) Moldflow 公司的產(chǎn)品， Moldflow 的產(chǎn)品用于優(yōu)化制件和模具設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，提供了一個(gè)整體解決方案。為了了解塑料制品流動(dòng)分析的流程、方法及操作技巧，本文通過(guò)導(dǎo)入模型、劃分網(wǎng)格及網(wǎng)格處理、澆注系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選擇分析類型和材料、設(shè)置工藝參數(shù)

2、、結(jié)果分析及優(yōu)化等方面的內(nèi)容，結(jié)和實(shí)際 詳細(xì)介紹了充填分析。流動(dòng)分析、冷卻分析、翹曲分析、收縮分析流道平衡分析等。本課題以實(shí)際用的塑料旋鈕為研究對(duì)象可以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)有限元軟件的了解，能通過(guò)注塑模擬軟件對(duì)塑件成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，從而熟悉模流分析的方法，更重要的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己去分析塑料件，從分析結(jié)果中查找出現(xiàn)各種缺陷的原因，并且找到解決問(wèn)題的思路及方法 ?！娟P(guān)關(guān)鍵鍵詞詞】：塑料旋鈕； Moldflow；模流分析；優(yōu)化南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）IIBasedBased onon analysisanalysis ofof formingforming thethe MoldflowMold

3、flow plasticsplastics knobknobAbstractAbstractMoldflow software Moldflow in the United States companys products, products are used in optimization of Moldflow parts and the whole process of mold design, provides a whole solution. In order to understand the plastic flow analysis process, method and o

4、peration skill, grid and grid was divided by importing the model in this paper, processing, design of gating system and cooling system, type and material selection analysis, setting processing parameters, the results analysis and optimization of content, and actual filling analysis was introduced in

5、 detail. Flow, cooling analysis, buckling analysis, contraction flow balance analysis, etc. This topic as the research object in actual use plastic knob can cultivate students understanding of the finite element software, can through the simulation software for plastic injection molding process simu

6、lation analysis, to be familiar with the mold flow analysis method, more important is to let students learn to analysis of plastic parts, from the analysis results to find the reasons for various defects, and find the thought and method to solve the problem.【key【key wordswords 】: plasticplastic knob

7、;knob; MoldflowMoldflow ;Flow;Flow analysis;optimizationanalysis;optimization南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）III南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）IV目錄引言引言1一一、零零件件分分析析 2二二、軟軟件件簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介與與功功能能 2（一）軟件簡(jiǎn)介2（二）軟件功能3三三、模模型型導(dǎo)導(dǎo)入入 4四四、網(wǎng)網(wǎng)格格劃劃分分 4（一）網(wǎng)格的類型5（二）網(wǎng)格的劃分6五五、網(wǎng)網(wǎng)格格診診斷斷與與修修復(fù)復(fù) 7（一）網(wǎng)格診斷7（二）網(wǎng)格修復(fù)8六六、型型腔腔布布局局 10七七、最最佳佳澆澆口口位位置置分分析析 10（一）交口位置及其特點(diǎn)10（

8、二）交口位置分析11八八、澆澆注注系系統(tǒng)統(tǒng)的的創(chuàng)創(chuàng)建建 12（一）澆注系統(tǒng)介紹13（二）澆口的設(shè)計(jì)13（三）點(diǎn)澆口的創(chuàng)建16九九、成成型型窗窗口口分分析析 19（一）選擇分析類型19（二）設(shè)置注射位置19（三）設(shè)置工藝參數(shù)20（四）成型窗口分析結(jié)果20十十、充充填填分分析析 22（一）充填分析簡(jiǎn)介22（二）充填分析模擬22（三）初始充填分析結(jié)果23南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）V（三）優(yōu)化充填分析25（四）優(yōu)化后充填分析結(jié)果25十一、流動(dòng)分析十一、流動(dòng)分析26（一）流動(dòng)分析簡(jiǎn)介26（二）初始分析方案27（三）進(jìn)行分析28（四）流動(dòng)分析結(jié)果29（五）優(yōu)化保壓方案32十二、冷卻分析十二、冷卻分

9、析35（一）冷卻分析簡(jiǎn)介35（二）初始冷卻分析36（三）初始冷卻分析38（四）初始冷卻分析結(jié)果39總結(jié)總結(jié)42參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)43謝辭謝辭44南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）1引言Moldflow 是全球領(lǐng)先的塑料成型生產(chǎn)解決方案計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件公司和咨詢公司。該公司宣布，推出新的設(shè)計(jì)軟件： Moldflow Plastics Insight6.1,這是目前世界上功能最強(qiáng)大也是應(yīng)用范圍最廣計(jì)算機(jī)輔助工程分析軟件。它采用了最新的技術(shù)并且在原有的軟件基礎(chǔ)上添加了很多關(guān)鍵性功能，可以幫助使用者調(diào)查和解決潛在的設(shè)計(jì)難題。同時(shí)，比CAE 軟件具有更好的操作界面，能減少設(shè)計(jì)的時(shí)間，提高工作效率。Moldf

10、low 是從事塑料制品計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)的CAE 軟件的先驅(qū)者，自發(fā)行世界第一套流動(dòng)分析軟件以來(lái)，一直主導(dǎo)著塑料CAE 軟件市場(chǎng)。Moldflow 軟件可以形象地展現(xiàn)熔融塑料在腔體內(nèi)的流動(dòng)行為以及在不同的流動(dòng)行為下出現(xiàn)的成型問(wèn)題，從而使模具工程人員在模具設(shè)計(jì)階段就能根據(jù)模流分析結(jié)果對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化避免的成型問(wèn)題。塑料成型是制造業(yè)中一個(gè)主要組成部分，而流動(dòng)模擬對(duì)塑件成型具有重要意義；運(yùn)用流動(dòng)模擬能幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)化成型工藝與模具結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員從成型工藝的角度改進(jìn)產(chǎn)品工藝和各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，分析可能出現(xiàn)的問(wèn)題，達(dá)到降低成本縮短模具開(kāi)發(fā)周期的目的，從而取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本文的性質(zhì)是對(duì)比較

11、簡(jiǎn)單的塑件旋鈕采用Moldflow 軟件進(jìn)行工藝仿真。通過(guò)零件分析了解旋鈕結(jié)構(gòu)及其相關(guān)技術(shù)要求，然后采用Moldflow 軟件對(duì)澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)以及各個(gè)技術(shù)參數(shù)做粗略設(shè)置。然后對(duì)整個(gè)注射成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，預(yù)測(cè)出熔體的填充、保壓、冷卻、制品的收縮和翹曲變形等情況從而制定出最佳成型工藝方。本文以實(shí)際用的塑料件為研究對(duì)象，可以培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)有限元軟件的了解，能通過(guò)注塑模擬軟件對(duì)注塑成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，從而熟悉模流分析方法。更重要的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)自己去分析塑料件，并從分析結(jié)果中查找塑料件出現(xiàn)各種缺陷的原因，并且找到解決問(wèn)題的思路及 方法。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）2一、零件分析如圖 1.1

12、 所示該旋鈕結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，既無(wú)通孔又無(wú)側(cè)向凹凸；成型塑產(chǎn)品的模具結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單。材料：ABS。生產(chǎn)批量：中小批量。產(chǎn)品精度：未注公差取 MT5 級(jí)精度；產(chǎn)品外表面光滑，無(wú)明顯陷。圖 1.1 零件圖在 UG 中建立產(chǎn)品實(shí)體體模型，旋鈕草圖與實(shí)體如圖 1.2 所示。B|圖 1.2 草圖與實(shí)體二、軟件簡(jiǎn)介與功能（一）軟件簡(jiǎn)介南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）3塑料產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成型生產(chǎn)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，它包括塑件設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具加工制造和模具生產(chǎn)等幾個(gè)主要方面，它需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、模具設(shè)計(jì)師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來(lái)完成，它是一個(gè)設(shè)計(jì)、修改、在設(shè)計(jì)的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過(guò)程。模

13、具是生產(chǎn)各工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，以及塑件在航空、電子、機(jī)械、船舶和汽車、等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，對(duì)模具設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的模具方法已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)今的要求。與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)無(wú)論是在提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面都具有極大的效用。Moldflow 是一款用于塑料產(chǎn)品、模具的設(shè)計(jì)與制造的行業(yè)軟件。Moldflow 為企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造的優(yōu)化提供了整體的解決方案，幫助工程人員輕松的完成 整個(gè)流程中各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的優(yōu)化工作。它可以模擬整個(gè)注射過(guò)程及這一過(guò)程對(duì)注射 成型產(chǎn)品的影響。 Moldflow 軟件工具中融合 了一

14、套設(shè)計(jì)原理，可以評(píng)價(jià)和優(yōu)化組合整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，可以再模具制造以前對(duì)塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造環(huán)節(jié)，提供倆大模擬分析軟件：AMA（Moldflow 塑件顧問(wèn)）和 AMI（Moldflow 高級(jí)成型分析專家） 。AMA 簡(jiǎn)便易用能快速影響設(shè)計(jì)者的分析變更，因此主要針對(duì)注射設(shè)計(jì)工程師，項(xiàng)目工程師和模具工程師，用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早期 快速驗(yàn)證產(chǎn)品的制造可行性， AMA 主要關(guān)注外觀質(zhì)量（熔接線、氣穴等）、材料選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化（壁厚等）、澆口位置和流道優(yōu)化等問(wèn)題。 AMI 用于注塑成型的深入分析和優(yōu)化，是全球應(yīng)用最廣泛的模流分析軟件。企業(yè)通過(guò)AMI 這一有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造的工具，可將優(yōu)

15、化設(shè)計(jì)貫穿 于設(shè)計(jì)制造的過(guò)程，徹底改變傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)模式，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造盡在掌握之中。（二）軟件功能1、優(yōu)化塑件運(yùn)用 Moldflow 軟件可以得到塑件的實(shí)際最小壁厚，喲花塑件結(jié)構(gòu)，降低材料成本，縮短生產(chǎn)周期，保證塑件能全部充滿。2、優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)運(yùn)用 Moldflow 軟件可以得到最佳澆口數(shù)量與位置，合理的流道系統(tǒng)與冷卻南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）4系統(tǒng)，并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試模、修模 ，大大提高模具質(zhì)量，減少實(shí)際修模次數(shù)。3、優(yōu)化注射工藝參數(shù)運(yùn)用 Moldflow 軟件可以確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖模力。模具溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間

16、和冷卻時(shí)間，以注射出最佳的塑件。三、模型導(dǎo)入選中“table：.stl”文件，將旋鈕模型導(dǎo)入到工程項(xiàng)目中。將網(wǎng)格類型設(shè)置為“Fusion”，度量單位為 “毫米”，如圖 3.1 所示，模型導(dǎo)入結(jié)果如圖3.2 所示。 圖 3.1 模型輸入 圖 3.2 模型導(dǎo)入結(jié)果 四、網(wǎng)格劃分南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）5（一）網(wǎng)格的類型應(yīng)用 Moldflow 進(jìn)行模型分析之前，必須創(chuàng)建網(wǎng)格模型，即創(chuàng)建有限元模型。網(wǎng)格是由很多單元組成的，每一個(gè)單元之間是通過(guò)節(jié)點(diǎn)來(lái)連接，用節(jié)點(diǎn)參數(shù)表征單元的特性，由單元表征模型的特性，網(wǎng)格是Moldflow 分析模型的基礎(chǔ) 。Moldflow 分析模型的網(wǎng)格類型有三種類型。1

17、、 中性面中性面網(wǎng)格是 Moldflow 采用的最早的網(wǎng)格。它是由三節(jié)點(diǎn)三角形單元組成其原理是將三維幾何模型簡(jiǎn)化為中間 面的幾何模型對(duì)中間面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，即網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中間處，形成單層網(wǎng)格來(lái)代表整個(gè)模型的網(wǎng)格，也就是以平面流動(dòng)來(lái)仿真三維實(shí)體流動(dòng)。 中性面不僅大大縮短了對(duì)塑件進(jìn)行造型的時(shí)間，而且可以自動(dòng)化產(chǎn)生網(wǎng)格化的實(shí)體中平面，是用戶致力于深入的工藝分析。2、 雙層面雙層面網(wǎng)格是進(jìn)行雙層分析的基礎(chǔ)，是由三節(jié)點(diǎn)三角形組成，其原理是將三維幾何模型簡(jiǎn)化為只有上下表面的幾何模型，對(duì)倆個(gè)表面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，即網(wǎng)格創(chuàng)建在模型的上下表面，形成雙層面網(wǎng)格來(lái)帶表整個(gè)模型的網(wǎng)格。雙層面試處理 CAD 模型最方

18、便的方法，在保證 流動(dòng)、保壓、優(yōu)化、冷卻和翹曲等分析的基礎(chǔ)上，能夠減少 處理模型的時(shí)間。使用雙層面可以改進(jìn)塑件和模具設(shè)計(jì)，確定材料和工藝條件，從而在質(zhì)量、成本和時(shí)間上取得最佳組合。3、 三維三維實(shí)體網(wǎng)格是三維流動(dòng) +保壓分析的基礎(chǔ)，是由四節(jié)點(diǎn)的三角形形狀的實(shí)心四面體的單元組成，其原理是三維幾何模型，用四面體對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，來(lái)進(jìn)行真實(shí)三維模擬分析，主要 用于厚壁塑件和厚度變化較大 的、塑件。利用三維模型可以更為精確的進(jìn)行三維流動(dòng)仿真。因此本文選擇表面網(wǎng)格即雙層面網(wǎng)格 ，對(duì)于表面網(wǎng)格還必須考慮網(wǎng)格的匹配率。表面網(wǎng)格模型的匹配率必須達(dá)到85%或者更高才可以進(jìn)行流動(dòng) +保壓分析，甚至翹曲分析 其匹

19、配率還要更高。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）6（二）網(wǎng)格的劃分在工程管理視圖視窗區(qū)域上右擊，并選擇 “生成網(wǎng)格 ”命令，打開(kāi)如圖4.1 所示的對(duì)話框，將全局網(wǎng)格劃分為2 點(diǎn)擊“立即劃分網(wǎng)格 ”按鈕完成網(wǎng)格劃分，如圖 4.2 所示。我們可以通過(guò) “網(wǎng)格日志 ”查看網(wǎng)格的大小、密度等網(wǎng)格屬性以及網(wǎng)格劃分的完成情況，當(dāng)然我們也可以對(duì)這些屬性進(jìn)行修改。網(wǎng)格劃分完畢，要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，查看網(wǎng)格質(zhì)量是否符合分析要求。在工程任務(wù)視窗中右擊，單擊“網(wǎng)格”按鈕，打開(kāi)網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì)窗口，如圖4.3 所示。圖 4.1 對(duì)話框 圖 4.2 網(wǎng)格劃分結(jié)果 圖 4.3 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）7從

20、網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息可以看到對(duì)于旋鈕雙層面，其中沒(méi)有自由邊、多重邊，沒(méi)有定向的單元，沒(méi)有單元交叉，并且連通區(qū)域?yàn)?，但縱橫比不太理想，且匹配率為 87.7%百分比為 85.3%，總體來(lái)說(shuō)還可以，但還需要試著改善一下。由此可見(jiàn)縱橫比是影響 旋鈕網(wǎng)劃分質(zhì)量的主要原因。五、網(wǎng)格診斷與修復(fù)（一）網(wǎng)格診斷通常情況下 網(wǎng)格劃分完畢后，網(wǎng)格中會(huì)存在缺陷 ，可通過(guò)網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)查看網(wǎng)格屬性。網(wǎng)格單元 質(zhì)量直接影響著模流分析的可行性和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，只有診斷并修復(fù)好網(wǎng)格，才能使接下來(lái)的分析工作順利而準(zhǔn)確地進(jìn)行，從而保證分析質(zhì)量 。上一章我們已經(jīng)通過(guò)網(wǎng)格統(tǒng)計(jì) 知道只要對(duì)縱橫比診斷與修復(fù)即可?！翱v橫比診斷 ”用于診斷網(wǎng)格縱橫比

21、，網(wǎng)格縱橫比只的是三角形的最長(zhǎng)邊與三角形高的比值。網(wǎng)格縱橫比越大，則三角形單元就越接近于一條直線，在分析中是不允許有這樣的三角形存在的。 縱橫比的推薦最小值為 “6-8”，最大值為“15-20”。一般情況下推薦的最大值一欄為空 這樣縱橫比模型中比最小縱橫比比值大的單元都將在診斷中顯示，從而可以消除和修改這些缺陷。選擇菜單： “網(wǎng)格”-“網(wǎng)格診斷 ”然后單擊 “縱橫比診斷 ”按鈕，彈出如圖 5.1 所示的對(duì)話框。默認(rèn)最小值與最大值并勾選“將結(jié)果置于診斷層中 ”復(fù)選框，然后單擊顯示按鈕，顯示結(jié)果如圖5.2 所示。圖 5.1 縱橫比診斷對(duì)話框南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）8圖 5-1 圖 5.2

22、 縱橫比診斷結(jié)果（二）網(wǎng)格修復(fù)“修改縱橫比 ”用于修復(fù)縱橫比，是通過(guò)指定最大縱橫比來(lái)降低網(wǎng)格模型中的最大縱橫比。使用此命令后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)改善一部分三角形的縱橫比問(wèn)題，通常此命令后，系統(tǒng)不 能將縱橫比修復(fù)到 所期望的數(shù)值，所以在使用此命令后有較大縱橫比的地方還需要 手動(dòng)進(jìn)行修復(fù)。單擊 “修改縱橫比 ”按鈕，彈出如圖 5.3 所示，將目標(biāo)縱橫比設(shè)置為 “6”，單擊“應(yīng)用”按鈕，反復(fù)單擊，直到對(duì)話框中 “目前最大縱橫比 ”為一定值時(shí)，不在改變。在這里只顯示診斷結(jié)果層，則網(wǎng)格修復(fù)前與網(wǎng)格修復(fù)后的結(jié)果圖如圖5.4 和圖 5.5 所示，最后修復(fù)到 17.8。.圖 5.3 修改縱橫比對(duì)話框南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)

23、計(jì)說(shuō)明書（論文）9 圖 5.4 修復(fù)前 圖 5.5 修復(fù)后下面需要手動(dòng)修復(fù)網(wǎng)格單元，單擊 “合并節(jié)點(diǎn) ”按鈕，選擇目標(biāo)節(jié)點(diǎn)和起始節(jié)點(diǎn)，單擊 “應(yīng)用”按鈕，合并節(jié)點(diǎn)前后如圖 5.6 和圖 5.7 所示。 圖 5.6 合并節(jié)點(diǎn)前 圖 5.7 合并節(jié)點(diǎn)后同樣可以通過(guò) 多次的“合并節(jié)點(diǎn) ”和“插入節(jié)點(diǎn) ”來(lái)完成網(wǎng)格的修復(fù)，最終修復(fù)的網(wǎng)格結(jié)果圖如圖 5.8 所示。 圖 5.8 網(wǎng)格修復(fù)結(jié)果由圖可以看出 縱橫比最大為 “6.159”符合 Moldflow 軟件分析的要求，南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）10自此網(wǎng)格診斷修復(fù)完畢。六、型腔布局本文采用的型腔布局為一模倆腔，中心對(duì)稱式排布。選擇菜單：“建模”

24、-“型腔復(fù)制向?qū)?”命令，單擊 “型腔復(fù)制向?qū)?”按鈕，彈出如圖 6.1 所示對(duì)話框，各個(gè)參數(shù)設(shè)置如圖 6-1 所示，“完成”按鈕，完成型腔布局如圖 6-2所示。 圖 6.1 型腔復(fù)制向?qū)D 6.2 型腔布局七、最佳澆口位置分析（一）交口位置及其特點(diǎn)澆口位置主要基于以下因素。1、 流動(dòng)店鋪平衡性；2、 型腔內(nèi)的流動(dòng)阻力；3、 產(chǎn)品的形狀和壁厚；4、 注塑成型中澆口位置的可行性等。因此澆口位置分析的澆口可以作為澆口位置設(shè)置的重要考慮信息，但不定南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）11就是模具設(shè)計(jì)的澆口位置，澆口位置的設(shè)置要充分考慮到熔體的流動(dòng)、注塑塑件的外觀質(zhì)量、成型四件的力學(xué)性能和模具設(shè)計(jì)制造等

25、方面的因素。（二）交口位置分析1選擇分析類型雙擊任務(wù)視窗中的 “充填”鈕系統(tǒng)會(huì)彈出 “擇分析序列 ”對(duì)話框，如圖 7.1所示。在 “擇分析序列對(duì)話框中單擊 “確定”按鈕。分析類型變?yōu)?“澆口位置”。圖 7.1 選擇分析序列2選擇材料選擇的材料為 Bulksam TUPG-20 ABS3.工藝參數(shù)雙擊任務(wù)視窗中的 “工藝設(shè)置 ”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出設(shè)置向?qū)?澆口位置設(shè)置對(duì)話框，如圖 7.2 所示所有參數(shù)均采用默認(rèn)值，模具表面溫度為60 度，熔體溫度為 270 度。單擊確定按鈕。完成充填工體參數(shù)設(shè)置。圖 7.2 工藝設(shè)置向?qū)?澆口位置設(shè)置4. 分析處理南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）12 雙擊任務(wù)視

26、窗面板中的 “立即分析 ”按鈕求解器開(kāi)始分析計(jì)算 。分析的結(jié)果圖如圖 7.3 所示。圖 7.3 顯示了個(gè)位置處的澆口匹配性位置，其中藍(lán)色位置標(biāo)示澆口匹配性最好，表示澆口位置。紅色位置表示澆口匹配性最差，其它位置匹配性處于過(guò)渡區(qū)域。同樣當(dāng)某個(gè)位置的因子為1 或接近 1 時(shí)，表示這個(gè)位置是最佳澆口位置，因子值越小，澆口匹配性越差，及澆口位于這個(gè)位置的成型合理性就越小。圖 7.3 最佳澆口位置結(jié)果5.最佳澆口節(jié)點(diǎn)查詢通過(guò)查詢?nèi)罩救鐖D 7.4 所示可知最佳澆口節(jié)點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)N2854 附近圖 7.4 澆口節(jié)點(diǎn)日志選擇菜單： “建?！?“查詢實(shí)體 ”命令。彈出如圖 7.5 所示的對(duì)話框在實(shí)體欄輸入 N285

27、4，單擊“顯示”按鈕，查詢結(jié)果會(huì)在模型上顯示出來(lái)，如圖7.6所示。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）13圖 7.5 “查詢實(shí)體 ”對(duì)話框 圖 7.6 查詢實(shí)體結(jié)果八、澆注系統(tǒng)的創(chuàng)建（一）澆注系統(tǒng)介紹注系統(tǒng)是指從注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具開(kāi)始，到型腔入口為止的那一段流道，它的作用是將塑料熔體順利的充滿型腔，以獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料產(chǎn)品。澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道凝料澆注系統(tǒng)。多模型腔的普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道。澆口、冷料井幾部分組成。對(duì)于單型腔模具有時(shí)可省去分流道和冷料井，簡(jiǎn)單的只有主流道和塑件相接，這段流道又稱主流道澆口。澆注系統(tǒng)的部分的作用如下。1主流道：引料入模，將熔料引

28、入模具的分型面；2分流道：將來(lái)自主流道的熔料進(jìn)行分流轉(zhuǎn)向，引導(dǎo)的型腔或型腔的各部分；3澆口：熔料由分流道流入型腔的通道；4冷料井：容納兩次注射間歇中噴嘴頭部的冷料。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求如下。1無(wú)聊通過(guò)澆注系統(tǒng)時(shí)，壓力損失要小2熱量損失要??；3便于模具的加工、脫模及清除凝料4在塑件上產(chǎn)生的工藝缺陷要少；5物料的使用量要少。（二）澆口的 設(shè)計(jì)1澆口的作用澆口是流道與塑件的連接部分，故要求留跡要小，其作用有三：第一。使分流道送來(lái)的料在進(jìn)入型腔時(shí)產(chǎn)生加速度，從而快速充滿型腔；第二，成型后澆口處塑料首先冷凝，已封閉型腔，防止熔料產(chǎn)生倒流，避免型腔壓力下降過(guò)快，以致在塑件上出現(xiàn)縮孔和凹陷 ；第三，成型后便于

29、是澆注系統(tǒng)與塑件分離，因此它的形狀和尺寸確定直接影響熔料的流動(dòng)狀態(tài)、充模情況、塑件質(zhì)量。若澆口界面尺寸過(guò)小，則熔料通過(guò)時(shí)會(huì)參產(chǎn)生很大的剪切作用，使那些對(duì)剪切作用南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）14敏感的塑料出現(xiàn)升溫現(xiàn)象，對(duì)熱敏性塑料又易產(chǎn)生燒焦熔料，而且壓力損失大，熔體充模困難。反之，澆口截面尺寸過(guò)大，則使型腔排氣困難，甚至影響出現(xiàn)周期。2澆口的設(shè)置方法（1）設(shè)置澆口以達(dá)到平衡填充；（2）澆口應(yīng)位于較厚區(qū)域：澆口設(shè)置在較厚的區(qū)域，有利于流動(dòng)和補(bǔ)料，并且會(huì)降低填充壓力。（3）放置澆口以達(dá)到單向充填：?jiǎn)我粷部诘乃芰先垠w的流向是單向的。保持熔體分子的單向性會(huì)降低塑件的變形量，長(zhǎng)而狹窄的塑件最好選用

30、這樣的，可能存在的缺點(diǎn)是會(huì)造成保壓不均及填充時(shí)需要較高的壓力。（4）增加澆口數(shù)目以減少壓力：當(dāng)塑件較長(zhǎng)時(shí)，流動(dòng)長(zhǎng)度會(huì)使得填充壓力變高，增加澆口數(shù)目可以縮短流動(dòng)的長(zhǎng)度 從而降低填充壓力。3澆口的類型與選擇常見(jiàn)的澆口形式有以下幾種 :側(cè)澆口、扇形澆口、盤形澆口 、環(huán)形澆口、平縫式澆口、潛伏澆口、香蕉形澆口、點(diǎn)澆口、護(hù)耳式澆口、直接澆口、輪輻式澆口、爪形澆口等。 根據(jù)最佳澆口位置分析，有三種澆口較合適：側(cè)澆口、點(diǎn)澆口、潛伏澆口。（1） 側(cè)澆口該澆口相對(duì)于分流道來(lái)說(shuō)界面尺寸很小，屬于小澆口的一種，是澆口中使用最多的一種。側(cè)澆口一般開(kāi)在分型面上，從塑件邊緣進(jìn)料。邊緣澆口具有矩形或者接近矩形的斷面形狀，可

31、以通過(guò)改變其厚度和寬度來(lái)調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口的封閉時(shí)間，其優(yōu)點(diǎn)是澆口易于機(jī)械加工，易保證加工精度，而且試模時(shí)澆口的尺寸容易整修，適用于各塑料品種。（2） 點(diǎn)澆口點(diǎn)澆口是一種尺寸很小的的澆口。物料通過(guò)點(diǎn)澆口時(shí)有很高的剪切速率，這對(duì)降低假塑性熔體的表觀黏度有好處，熔體的黏度在高速剪切力場(chǎng)小后，將在一段時(shí)間內(nèi)保持該黏度進(jìn)入型腔，盡管這時(shí)項(xiàng)強(qiáng)中的剪切速率降低。同時(shí)熔體通過(guò)小澆口時(shí)還有摩擦生熱提高料溫的作用，使黏度進(jìn)一步降低。點(diǎn)澆口適用于表觀黏度對(duì)剪切速率敏感的塑料熔體和黏度較低的塑料熔體。點(diǎn)澆口在開(kāi)模是容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷，在塑件上殘留澆口痕跡很小，故被廣泛使用。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）1

32、5（3） 潛伏澆口潛伏澆口又稱隧道澆口、剪切澆口，潛伏澆口是由點(diǎn)澆口演變二來(lái)。它的進(jìn)料口一般都在塑件的內(nèi)表面或隱蔽處，因此不影響塑件外觀。它可能在模具打開(kāi)時(shí)，火災(zāi)脫模的瞬間，借助一個(gè)特殊的刃口，使?jié)部趶某尚兔嫔锨袛?。但由于澆口潛伏于分型面下面。斜向進(jìn)入型腔，會(huì)使加工帶來(lái)一定的困難。潛伏澆口特別適用于從一側(cè)進(jìn)料的塑件。對(duì)于強(qiáng)韌的塑料，潛伏式澆口是不適宜的。塑料旋鈕的材料是 ABS，ABS 為假塑性流體，表觀 黏度隨剪切應(yīng)力 和溫度的增加而降低，屬于對(duì) 剪切速率 敏感的塑料。因此，在加工中采用提高 剪切速率來(lái)降低黏度，改善加工性能 。且旋鈕結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不可能為了結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的塑件而采用加工難度較大

33、的潛伏式澆口。通過(guò)以上三種澆口的比較，本文選擇點(diǎn)澆口作為旋鈕的澆口。（4） 澆口實(shí)際位置及尺寸確定由圖 7-6 可以看出，最佳澆口位置在旋鈕的側(cè)面，此處設(shè)置點(diǎn)澆口不方便，且前面也提到過(guò)通過(guò)分析大道的最佳澆口位置不一定是實(shí)際澆口位置，因此將點(diǎn)澆口的位置設(shè)置在旋鈕上表面接近最佳澆口位置的地方，如圖8.1 所示。點(diǎn)澆口的各種尺寸： d=0.51.5mm,最大不超過(guò) 2mm；L=0.52mm；常取1.01.5mm；=615。點(diǎn)澆口的直徑也可以用下面式 （1）計(jì)算： 式（1）4ANCd d-點(diǎn)澆口的直徑NC-經(jīng)驗(yàn)參數(shù)（一般為 0.140.20，此處選擇 0.17）A-制品的總表面積（不是投影面積， mm

34、,）旋鈕的總表面積在網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)中可以查看到，如圖8-2 所示，為120.588。 因此 d =0.563南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）16 圖 8.1 實(shí)際澆口位置 圖 8.2 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)（三）點(diǎn)澆口的創(chuàng)建在 Moldflow 軟件中，手動(dòng)創(chuàng)建澆口的方法有倆種：一種是使用直線創(chuàng)建命令；另一種使用柱體單元?jiǎng)?chuàng)建命令。一般來(lái)說(shuō)。在創(chuàng)建非弧形澆口時(shí)，通常采用創(chuàng)建柱體網(wǎng)格命令的方法來(lái)創(chuàng)建，而在創(chuàng)建弧形（如潛伏式）澆口時(shí)則采用曲線創(chuàng)建命令來(lái)創(chuàng)建。 本文采用創(chuàng)建柱體單元?jiǎng)?chuàng)建澆口。1創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)選擇菜單： “建?！?“創(chuàng)建節(jié)點(diǎn) ”-“按偏移”命令，“工具”頁(yè)面顯示如圖 8.3 所示的對(duì)話框，單擊實(shí)際澆口位置節(jié)點(diǎn)。

35、在 “矢量”文本框中輸入“0,0,1.5”單擊“應(yīng)用”按鈕，即生成圖 8.4 中的節(jié)點(diǎn)位置。 單擊“關(guān)閉“按鈕”。關(guān)閉對(duì)話框。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）17 圖 8.3 偏移節(jié)點(diǎn)對(duì)話框 圖 8.4 節(jié)點(diǎn)偏移結(jié)果2創(chuàng)建澆口柱體 單元選擇菜單 “網(wǎng)格”-“創(chuàng)建柱體單元 ”命令。彈出如圖 8.5 所示的對(duì)話框。分別選擇之前的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)， “第一”和“第二”右邊的文本框會(huì)放屁你別自動(dòng)顯示著兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值。單擊 “選擇選項(xiàng) ”下面的 按鈕，彈出 “制定屬性”對(duì)話框。如圖 8.6 所示。單擊 “新建”按鈕，彈出下拉菜單，在下拉菜單中選擇 “冷缺口”，彈出“冷缺口”屬性設(shè)置對(duì)話框如圖 8.7 所示

36、。在“截面形狀是 ”中選擇“圓形”，在“形狀是”中選擇“椎體”，然后點(diǎn)擊“編輯”按鈕出現(xiàn) “截面尺寸 ”對(duì)話框如圖 8.8 所示，在 “始端直徑 ”中輸入 0.6，在“椎體角度 ”中輸入 8。單擊“確定”按鈕，逐級(jí) 返回上級(jí)對(duì)話框確定，直到返回到圖 8-5 對(duì)話框，單擊 “應(yīng)用”按鈕，關(guān)閉 “創(chuàng)建柱體單元 ”對(duì)話框，創(chuàng)建的一個(gè)椎體澆口柱體單元，如圖8.9 所示。然后選擇菜單 “網(wǎng)格”-“網(wǎng)格工具 ”命令，在彈出的對(duì)話框中選擇 “重新劃分網(wǎng)格 ”選項(xiàng)，“工具”頁(yè)面顯示如圖 8.10 所示的對(duì)話框。選取 圖 8.9 中的澆口柱體單元，此時(shí)柱體單元的編號(hào)會(huì)自動(dòng)添加到對(duì)話框中的“選擇要重新劃分的網(wǎng)格實(shí)

37、體 ”列表框中。然后在 “目標(biāo)邊長(zhǎng)度 ”文本框中輸入 0.5，再單擊 “應(yīng)用”按鈕，完成對(duì)澆口柱體單元的劃分，劃分結(jié)果如圖8.11 所示。3創(chuàng)建分流道主流道柱體單元b同理我們可以同過(guò)上面的方法來(lái)創(chuàng)建分流道柱體單元與主流道柱體單元以及另一型腔澆口柱體單元、分流道柱體單元。分流道柱體單元如圖8.12 所示，主流道柱體單元如圖 8.13 所示，澆注系統(tǒng)柱體單元如圖8.14 所示。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）18圖 8.5 創(chuàng)建柱體單元 對(duì)話框 圖 8.6 制定屬性 圖 8.7 冷澆口 圖 8.8 截面尺寸 圖 8.9 澆口柱體單元 圖 8.10 重新劃分網(wǎng)格 圖 8.11 澆口網(wǎng)格 圖 8.1

38、2 分流道網(wǎng)格 圖 8.13 主流道網(wǎng)格 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）19 圖 8.14 澆注系統(tǒng)4連通性診斷連通性診斷是指診斷澆注系統(tǒng)和塑件模型網(wǎng)格之間是否連通為一個(gè)整體，澆注系統(tǒng)與塑件模型完全不連通時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示分析失敗。所以在建立了完整的澆注系統(tǒng)后，為保證計(jì)算機(jī)分析的有效性，在分析計(jì)算之前，必須檢查塑件與流道之間的連通性。 選擇菜單 “網(wǎng)格”-“網(wǎng)格診斷 ”-“連通性診斷 ”命令，彈出如圖 8.15 所示的對(duì)話框。然后單擊塑件或澆注系統(tǒng)任意單元或節(jié)點(diǎn)，單擊“顯示”按鈕，其顯示結(jié)果如圖 8.16 所示， 圖 8.15 連通性診斷 對(duì)話框 圖 8.16 連通性診斷 結(jié)果九、成型窗口分析

39、（一）選擇分析類型雙擊“任務(wù)視窗 ”中的“澆口位置 ”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出 “選擇分析序列 ”對(duì)話框，如圖 9.1 所示，然后選擇 “成型窗口 ” ，單擊“確定”按鈕。分析類型變?yōu)椤俺尚痛翱?” 。（二）設(shè)置注射位置南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）20雙擊任務(wù)視窗中的 “設(shè)置注射位置 ”按鈕，在模型顯示窗口中單擊主流道開(kāi)始段的節(jié)點(diǎn)，則在主流道上出現(xiàn)一個(gè)圓錐實(shí)體，如圖 9.2 所示，表示此位置設(shè)定為注射位置。 圖 9.1 選擇分析序列 圖 9.2 注射位置（三）設(shè)置工藝參數(shù)雙擊任務(wù)視窗中的 “工藝設(shè)置 ”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出 “工藝設(shè)置向?qū)?-成型窗口設(shè)置 ”對(duì)話框，如圖 9.3 所示。所有參數(shù)均采用

40、默認(rèn)值，單擊 “確定”按鈕，完成充填工藝參數(shù)的設(shè)置。 然后雙擊任務(wù)視窗面板中的 “立即分析”按鈕，求解器開(kāi)始分析計(jì)算。 圖 9.3 工藝設(shè)置向?qū)?-成型窗口設(shè)置對(duì)話框（四）成型窗口分析結(jié)果“成型窗口 ”分析完成后，成型窗口分析結(jié)果會(huì)以文字。圖形、動(dòng)畫等方式顯示出來(lái)，同時(shí)在 “任務(wù)視窗 ”中也會(huì)分類顯示，如圖 9.4 所示。圖 9.4為南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）21“區(qū)域（成型窗口）：二維幻燈片圖 ” 。從圖 9.4 可以看出，默認(rèn)成型工藝參數(shù)分析時(shí)將自動(dòng)范圍分別設(shè)置如下。模具溫度： 4080；熔體溫度： 250290；注射時(shí)間： 0.9117。 圖 9.4 任務(wù)視窗 圖 9.5 區(qū)域（

41、成型窗口）：二維幻燈片 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）22 圖 9.6 成型窗口 日志通過(guò)“成型窗口 ”分析，系統(tǒng)給出模型的最佳的成型工藝參數(shù)，通過(guò)“分析日志 ”看“成型窗口 ”分析的最終結(jié)果。日志如圖9.6 所示，其中有“成型窗口 ”分析推薦的模具溫度、熔體溫度和注射時(shí)間。 推薦模具溫度為 44.44； 推薦熔體溫度為 290； 推薦注射時(shí)間為 0.2475S。十、充填分析（一）充填分析簡(jiǎn)介注射成型的充填過(guò)程是指塑料充模的過(guò)程。這一階段從柱塞或者螺桿向前移動(dòng)開(kāi)始將位于儲(chǔ)料區(qū)已經(jīng)俗話完畢而呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的塑料射入型腔中，直到型腔被塑料熔體充滿為止。充填開(kāi)一段時(shí)間內(nèi)型腔中沒(méi)有壓力，待型腔充滿時(shí)

42、，料流壓力迅速上升而達(dá)到最最大值。充填時(shí)間與模塑壓力有關(guān)。充填的時(shí)間越長(zhǎng)，先進(jìn)入模內(nèi)的塑料熔體，受到較多的冷卻，后面的塑料熔體就需要在較高的壓力下才能進(jìn)入塑模。反正所需的壓力則小。在前一周情況下由于熔體受到較大的剪切應(yīng)力，分子取向程度較大。這種現(xiàn)象如果保留到廖文降低至軟化點(diǎn)以后，則塑件中凍結(jié)的取向分子將至塑件具有各項(xiàng)異性。這種塑件在溫度變化較大的使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)裂紋，裂紋的方向與分子取向一致。而且，塑件的熱穩(wěn)定性也較差， 這是因?yàn)樗芰系能浕c(diǎn)隨著分子取向增高而降低。充填過(guò)程是塑件在型腔中或成型的起始步驟，因此，是一個(gè)十分重要的過(guò)程。由于關(guān)聯(lián)到塑料流動(dòng)及傳熱，塑料性質(zhì)會(huì)隨溫度壓力及剪切速率等變量

43、分布而異，加上熔體流動(dòng)前沿是隨時(shí)間二異 的自由流動(dòng)，因此，也是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。 Moldflow 中的充填分析可以對(duì)塑料熔體從開(kāi)始進(jìn)入型腔直到充滿型腔的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，可以得到塑料熔體在型腔中的充填行為報(bào)告，獲得最佳澆口設(shè)計(jì)，主要用于查看塑件的充填行為是否合理，充填是否平衡，能否完成對(duì)塑件的完全充填等。它的分析結(jié)果包括充填時(shí)間、壓力、南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）23流動(dòng)前沿溫度、分子取向、剪切速率、氣穴、熔接痕等。分析結(jié)果有助于選擇最佳澆口位置、澆口數(shù)目。最佳澆注系統(tǒng)布局。（二）充填分析模擬1.復(fù)制“成型窗口 ”任務(wù)方案，并重命名為 “原始充填分析 ” 。2.將分析類

44、型先選擇為 “充填” ，具體操作參考第九章。3.將“成型窗口 ”分析中推薦的模具溫度。熔體溫度、注射時(shí)間填入相應(yīng)的工藝參數(shù)框中。4.單擊“立即分析 ”按鈕，求解器開(kāi)始分析計(jì)算。通過(guò)分析計(jì)算的 “分析日志 ” ，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控分析的整個(gè)過(guò)程，。（三）初始充填分析結(jié)果 “充填”分析主要的充填結(jié)果有 充填時(shí)間、速度 壓力切換時(shí)的壓力、流動(dòng)前沿溫度、總 體溫度、注射位置處壓力： XY 圖、體積剪切速率、壁上的剪切應(yīng)力。充填末端壓力、壓力、鎖模力曲線、熔接痕。此處只對(duì)充填時(shí)間、 和體積剪切速率進(jìn)行查看。1. 充填時(shí)間圖 10.1 所示為熔體充滿型腔時(shí)的結(jié)果顯示，其中紅色區(qū)域?yàn)樗芗淖詈蟪涮钐?，從圖可以看出

45、，充填時(shí)間為0.6635S。選擇菜單 “結(jié)果”-“繪制屬性 ”命令，系統(tǒng)會(huì)彈出如圖 10.3 所示的對(duì)話框，在 “方法”選項(xiàng)中選擇 “等值線”復(fù)選框，單擊 “確定”按鈕，充填結(jié)果就會(huì)以等值線的方式顯示，如圖 10.2所示。然后單擊動(dòng)畫 “播放”按鈕，可以動(dòng)態(tài)播放充填時(shí)間的動(dòng)畫，直觀的查看塑件模型的瞬時(shí)充填情況 。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）24圖 10.1 充填時(shí)間結(jié)果 圖 10.2 充填時(shí)間等直 線結(jié)果圖 10.3 圖形實(shí)現(xiàn)對(duì)話框2. 體積剪切速率圖 10.4 所示為旋鈕的剪切速率結(jié)果，由圖可以看出，剪切速率為01.751E+05，處于較高的水平，其中剪切速率最大的區(qū)域位于下邊模型澆口

46、位置。右擊任務(wù)視窗中的 “選擇材料 ”按鈕，在彈出的菜單中選擇 “詳細(xì)材料 ”命令系統(tǒng)會(huì)彈出 “熱塑性塑料 ”對(duì)話框，在該對(duì)話框中單擊 “推薦工藝 ”選項(xiàng)卡，對(duì)話框會(huì)自動(dòng)切換到如圖10.5 所示的對(duì)話框。從圖 10.5 可以看出材料的最大剪切速率為 50000（1s）遠(yuǎn)小于圖 10.4 所預(yù)示的值 。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）25圖 10.4 剪切速率結(jié)果圖 10.5 “推薦工藝 ”選項(xiàng)卡（三）優(yōu)化充填分析1.優(yōu)化充填分析方案據(jù)以上的分析結(jié)果可知，存在的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面。熔體流動(dòng)不平衡，不能夠同時(shí)到達(dá)型腔末端，需要重新設(shè)置澆注系統(tǒng)；體積剪切速率較大，超過(guò)材料允許的最大剪切速率，需

47、要重新選擇材料。（1）將材料改為 Stylac-ABS R240A。（2）將上模型的澆口尺寸由原來(lái)的0.6mm 和 8 度修改為 0.62mm 和 8 度。選中模型顯示窗口的澆口柱體單元，右擊選中“屬性”命令，系統(tǒng)會(huì)彈出“冷澆口”屬性對(duì)話框。單擊 “編輯尺寸 ”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出 “橫截面尺寸 ”對(duì)話框，在 “始端直徑 ”文本框中輸入 “0.62” ，在末端文本框中輸入 “1.5” ，然后單擊 “OK”按鈕。(3)其它成型工藝條件不變 。重新進(jìn)行分析計(jì)算。（四）優(yōu)化后充填分析結(jié)果1.充填時(shí)間南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）26圖 10.6 所示為該模型的填充時(shí)間結(jié)果圖。 從圖 10.6 可以看

48、出，熔體沿各個(gè)方向到達(dá)型腔末端的時(shí)間更加接近，說(shuō)明幾乎同時(shí)到達(dá)型腔末端。2.剪切速率圖 10.7 所示為該模型的剪切速率結(jié)果。從圖10.7 可以看出，方案修改后的模型剪切速率為 90701（1s）比原始方案的 1.751E+05 下降了好多。b|圖 10.6 充填時(shí)間結(jié)果 圖 10.7 平均剪切速率結(jié)果十一、流動(dòng)分析（一）流動(dòng)分析簡(jiǎn)介流動(dòng)分析包括注射成型過(guò)程的充填和保壓兩個(gè)階段。充填階段上一章中了 做了介紹，這里只介紹保壓階段。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，保壓階段分為壓實(shí)階段和倒流階段。壓實(shí)階段是指 自熔體充滿型腔時(shí)起至柱塞或整個(gè)螺桿退回時(shí)為止的一段時(shí)間。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)塑料熔體會(huì)因受到冷卻而發(fā)生收縮，但因

49、塑料仍處于柱塞或螺桿的穩(wěn)壓下，料筒內(nèi)的熔體會(huì)向型腔內(nèi)繼續(xù)流入以補(bǔ)做因收縮而留處的空隙。如果柱塞或螺桿停在原位不動(dòng)，壓力有衰減；如果柱塞或螺桿保持壓力不變，也就是隨著熔體進(jìn)入型腔的同時(shí)向前做少許移動(dòng)，則在此階段中模內(nèi)壓力維持不變。壓實(shí)階段對(duì)于提高塑的密度、降低收縮和克服塑件表面缺陷都有影響。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）27倒流階段是從柱塞或螺桿后退時(shí)開(kāi)始的 ，這是型腔內(nèi)的壓力比流道內(nèi)高，因此會(huì)發(fā)生塑料熔體的 倒流從而型腔內(nèi)的壓力迅速下降，倒流將一直進(jìn)行到澆口處熔體凍結(jié)時(shí)為止。流動(dòng)分析有兩個(gè)重要 參數(shù)是壓力和時(shí)間，和著兩個(gè)相關(guān)的參數(shù)如下。 壓實(shí)壓力： 速度控制切換成型壓力控制后的充填壓力值大

50、?。ㄑa(bǔ)償段應(yīng)力的壓力值）壓實(shí)時(shí)間：指由速度切換成壓力控制后，壓力施加的時(shí)間（補(bǔ)償階段在不同壓力持續(xù)或變化的時(shí)間）。壓壓力：指通常是比壓實(shí)壓力要小的值。壓時(shí)間：指保壓壓力施加的時(shí)間。卻時(shí)間：指保壓結(jié)束后，塑件 停留在模具之前內(nèi)的時(shí)間，使用冷卻系統(tǒng)是塑件冷卻到頂出溫度的時(shí)間，及了個(gè)卻階段的時(shí)間。流動(dòng)分析是用來(lái)模擬塑料熔體從注射點(diǎn)進(jìn)入到型腔開(kāi)始，直到充滿整個(gè)型腔的過(guò)程。其目的是為了或得最佳的保壓階段設(shè)置，從而盡可能地降低有保壓引起的塑件收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷。（二）初始分析方案復(fù)制“優(yōu)化充填分析 ”方案并重命名為 “初始流動(dòng)分析 ”。1. 將分析序列選擇為 “流動(dòng)”。2. 設(shè)置工藝參數(shù)雙擊任務(wù)視窗中的

51、 “工藝設(shè)置 ”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出 “工藝設(shè)置向?qū)?-流動(dòng)設(shè)置”對(duì)話框，如圖 11.1 所示。對(duì)話框中的參數(shù)設(shè)置如下。“模具表面溫度 ”設(shè)置為“60”?！叭垠w溫度 ”設(shè)置為“270”?！俺涮羁刂?”設(shè)置為“自動(dòng)”?！八俣葔毫η袚Q ”設(shè)置為“由充填體積 ”并將其參數(shù)設(shè)置為 “99”，表示當(dāng)型腔充填滿 99時(shí)，進(jìn)行速度 壓力切換?！氨嚎刂?”設(shè)置為充填壓力與時(shí)間 ”“冷卻時(shí)間 ”設(shè)置為“10S”。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）28圖 11.1 “工藝設(shè)置向 導(dǎo)流動(dòng)設(shè)置 ”對(duì)話框4.單擊“編輯曲線 ”按鈕。系統(tǒng)會(huì)彈出 “保壓控制曲線設(shè)置 ”對(duì)話框，采用控制曲線設(shè)置結(jié)果如圖 11.2 所示，切換成

52、坐標(biāo)曲線形式如圖11.3 所示。圖 11.2 “保壓控制曲線設(shè)置 ”對(duì)話框 圖 11.3 保壓壓力與 時(shí)間曲線5單擊“確定”按鈕關(guān)閉對(duì)話框。（三）進(jìn)行分析雙擊任務(wù)視窗中的 “立即分析 ”按鈕，求解器開(kāi)始分析 計(jì)算。通過(guò)分析計(jì)算的分析計(jì)算的 “分析日志 ”，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)控分析的整個(gè)過(guò)程，輸出的信息中有充填分析信息和保壓分析信息。充填分析的進(jìn)度和部分結(jié)果如圖11.4 所示。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）29 （a） (b)圖 11.4 充填分析信息在分析計(jì)算的過(guò)程中，分析日志顯示充填時(shí)間、體積、壓力、鎖模力、流動(dòng)速率和狀態(tài)信息。從圖11.4 可以看出，充填時(shí)間為 0.88S，速度壓力切換發(fā)生在

53、型腔充填滿 99時(shí)，此時(shí)壓力為 82.75MPa，根據(jù)保壓無(wú)線的設(shè)置，保壓壓力為 66.20 MPa。保壓分析過(guò)程信息如圖 11.5 所示，保壓階段從 1.09S 開(kāi)始經(jīng)過(guò)大概 10S的恒定壓力，保壓壓力減為0，壓力釋放，直到 21.03S 是保壓結(jié)束。 （a） (b)圖 11.5 保壓分析信息（四）流動(dòng)分析結(jié)果流動(dòng)分析結(jié)果主要有充填時(shí)間、速度 壓力切換時(shí)的壓力、流動(dòng)前沿溫度、注射位置處壓力：圖、頂出 時(shí)的體積收縮率、凍結(jié)層因子、鎖模力曲線圖、壓力等。這里 只分析注射位置處壓力：圖 、體積收縮、凍結(jié)層因子和壓力。1注射位置處壓力：圖圖 11.6 所示為該模型的注射位置處壓力：圖。注射點(diǎn)位置曲線

54、表達(dá)了注射點(diǎn)處壓力在注射、保壓、冷卻整個(gè)過(guò)程中的變化，從圖11.6 可以看出，在速度壓力切換點(diǎn)前，壓力為 82.75MPa，在速度 壓力切換點(diǎn)，壓力降為南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）3066.20 MPa，然后一直維持到 10S 后將為 0。與圖 11.2 所示的保壓曲線設(shè)置相比，分析計(jì)算中保壓曲線得到了較好的執(zhí)行。2.頂出時(shí)的體積收縮率 圖 11.7 所示為該模型頂出時(shí)的體積收縮率結(jié)果。在正常情況下頂出時(shí)的體積收縮率應(yīng)分別均勻，且應(yīng)控制在3以內(nèi)。從圖 11.7 可以看出，塑件頂出時(shí)的體積收縮率為 0.48965.979，沒(méi)有達(dá)到這項(xiàng)要求。圖 11.6 注射位置處壓力：圖南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)

55、計(jì)說(shuō)明書（論文）31圖 11.7 頂出時(shí)的體積收縮率結(jié)果3.凍結(jié)層因子圖 11.8 所示為該模型澆口的凍結(jié)層因子結(jié)果。圖11.9 是通過(guò)單擊動(dòng)畫演示按鈕，以動(dòng)畫的形式演示塑件模型和澆口中的冷凝層隨時(shí)間變化的過(guò)程，從而找到澆口的凍結(jié)時(shí)間，作為修改保壓時(shí)間的參考。由圖可以看出澆口在9 秒的時(shí)候被凍結(jié)。圖 11.9 凍結(jié)層因子結(jié)果4.壓力使用壓力的二維 XY 圖可以查看塑 b 模型和澆注系統(tǒng) 個(gè)點(diǎn)的壓力分布曲線。模型上選擇 5 個(gè)點(diǎn)，分別是注射點(diǎn)節(jié)點(diǎn) N17553、澆口節(jié)點(diǎn) N8767、充填末端節(jié)點(diǎn) N7266、另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為模型上的任意點(diǎn)，分別去為N8736 和 N7543，得到個(gè)點(diǎn)的壓力曲線。設(shè)

56、定個(gè)點(diǎn)的壓力曲線的步驟如下。 1.選擇菜單 “結(jié)果”-“新建圖”命令，系統(tǒng)會(huì)彈出 “創(chuàng)建新圖 ”對(duì)話框，如圖 11-9 所示。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）32圖 11.9 “創(chuàng)建新圖 ”對(duì)話框2.選擇“壓力”選項(xiàng)后在 “圖形類型 ”中單擊“XY 圖”單選按鈕。依次輸入節(jié)點(diǎn) N17553、N8767、N7266、N8736、N7543。3.回車確定即可，模型顯示窗口就會(huì)顯示個(gè)點(diǎn)的壓力分布曲線圖，如圖11.11 所示。 圖 11.10 各點(diǎn)壓力分布結(jié)果從圖 11.9 可以看看出各點(diǎn)的壓力曲線相差有點(diǎn)大。通常在有兩段保壓壓力的曲線中，第二段保壓的起始時(shí)間由充填末端壓力曲線對(duì)應(yīng)的時(shí)間確定，第二段

57、保壓的終止時(shí)間有澆口冷凝時(shí)間確定。從圖11-9 可以看出，在節(jié)點(diǎn) N17553 對(duì)應(yīng)的壓力曲線峰值處于對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1=0.9s 壓力 趨于直線的時(shí)間為 t2=15s 所以第二段保壓的起始時(shí)間T1=( t1+ t2 )2=8s。從圖 11.9 所示的澆口凍結(jié)時(shí)間可以看出，第二段保壓終止時(shí)間為T2=9s。南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）33從圖 11.5 顯示的“分析日志 ”中的保壓分析信息可知，保壓壓力為P=66.20 MPa。從圖 11.4 所示的充填分析信息可知， 注射時(shí)間 T3為速度壓力切換的時(shí)間，即 T3=0.88s。從以上分析得出，優(yōu)化后的保壓曲 線中，第一段保壓時(shí)間 Ta=第二段起

58、始時(shí)間-注射時(shí)間 =8s-0.9s=7.1s,第二段保壓時(shí)間 Tb=澆口凍結(jié)時(shí)間 -（第一段保壓時(shí)間+注射時(shí)間） =9s-7.98s=1.02s。（五）優(yōu)化保壓方案1調(diào)整工藝參數(shù) 根據(jù)以上分析結(jié)果進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整，優(yōu)化保壓方案的保壓曲線的設(shè)置如圖 11.11 所示，數(shù)值切換成租表曲線設(shè)置形式如圖11.12 所示。其它工藝參數(shù)不變。雙擊任務(wù)視窗中的 “立即分析 ”按鈕，求解器開(kāi)始分析計(jì)算。圖 11.11 “保壓方案的保壓曲線 ”對(duì)話框圖 11.12 充填壓力與 時(shí)間曲線2流動(dòng)分析結(jié)果南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）34（1）注射位置處壓力 ：圖 圖 11.13 所示為該模型優(yōu)化后的 注射位置

59、處壓力 ：圖。從圖 11.13 可以看出，在 速度壓力切換點(diǎn)前后，壓力從 82.75MPa 降至66.20MPa，然而持續(xù)到 5s 左右后，將斜線逐漸降為 0。和圖 11.3 所示的保壓曲線設(shè)置相比較，分析過(guò)程中保壓曲線得到了很好的執(zhí)行。（2）頂出時(shí)的體積收縮率圖 11-14 所示為該模型優(yōu)化后的頂出時(shí)的體積收縮率。從圖11.14 可以看出，體積收縮率比原始方案要 大一些，但分布更均勻了。（3）壓力設(shè)定各點(diǎn)處壓力曲線圖的操作參照之前得到的壓力曲線圖如圖11.15 所示。從圖 11.15 可以看出各點(diǎn)處的壓力曲線更加接近，此方案可以采用。圖 11.13 優(yōu)化后的注射位置處壓力：圖南京工程學(xué)院畢業(yè)

60、設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）35圖 11.14 優(yōu)化后的頂出時(shí)的體積收縮率圖 11.15 優(yōu)化后各點(diǎn)壓力分布結(jié)果十二、冷卻分析（一）冷卻分析簡(jiǎn)介塑料熔體進(jìn)入型腔內(nèi)的流動(dòng)情況可分為充填、壓實(shí)、倒流和澆口凍澆口的冷卻四個(gè)階段 。澆口凍結(jié)后的冷卻階段，是指從澆口的塑料熔體完全凍結(jié)時(shí)起，直到塑件從型腔中頂出時(shí)為止。型腔內(nèi)壓力迅速下降，型腔內(nèi)熔體在這一階段內(nèi)主要是繼續(xù)進(jìn)行冷卻，以便塑件在脫模時(shí)具有足夠的剛度而不發(fā)生扭曲變形。這一段內(nèi)雖無(wú)塑料熔體從澆口流出或流進(jìn)，但型腔內(nèi)還可能有少量的流動(dòng)，因南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）36此，依然能產(chǎn)生少量的分子取向。由于型腔內(nèi)塑料熔體的溫度、壓力和體積在這一階段均有變化，