moldflow課程設(shè)計(jì)---盒子蓋模流分析

1、<p>　　Moldflow 課 程 設(shè) 計(jì)</p><p>　　題目：盒子蓋模流分析</p><p>　　1 CAD三維模型的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)塑料件的幾何特征，量取其相關(guān)尺寸，其主視圖圖1-1與俯視圖圖1-2及相關(guān)尺寸如下所示：</p><p><b>　　圖1-1</b></p>

2、<p><b>　　圖1-2</b></p><p>　　根據(jù)塑料件的幾何特征，在pore軟件中進(jìn)行草繪，通過拉伸，抽殼，圓角等操作造型，從上圖可以看出零件長(zhǎng)徑為60mm，短徑為40mm，深度為60mm，抽殼壁厚為1.5mm，如圖1-3</p><p><b>　　圖1-3</b></p><p>　　利用IG

3、S保存上面的文件，導(dǎo)出文件。</p><p>　　CAD模型的檢查，修復(fù)與簡(jiǎn)化。</p><p>　　首先，用moldflow CAD DOCTOR 軟件導(dǎo)進(jìn)三維IGS文件，在 Translation狀態(tài)檢測(cè)出制件的主要問題為free edge，自動(dòng)查找縫合修復(fù)后，確認(rèn)問題的數(shù)量為都為0則可。再在simplification狀態(tài)下檢測(cè)出小的過渡圓角剔除就可以了。再對(duì)模型的小特征進(jìn)行剔除簡(jiǎn)化

4、，本制件主要是小的過渡圓角，自動(dòng)查找修復(fù)后，其結(jié)果如下圖2-1：</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　檢查完畢后，導(dǎo)出。再導(dǎo)進(jìn)moldflow insight進(jìn)行連通性，自由邊的檢測(cè)，如果可以就能進(jìn)入下一步設(shè)計(jì)，不行，再反復(fù)操作，直到滿足為止。</p><p><b>　　網(wǎng)格的劃分</b>&

5、lt;/p><p>　　根據(jù)制件的厚度和形狀，設(shè)置全局邊長(zhǎng)，大約為厚度的2-3倍，這里為設(shè)置為4，進(jìn)行生成網(wǎng)格，對(duì)于比較平而且大的平面可以設(shè)置大些的局部邊長(zhǎng)，對(duì)于比較小的曲面也可以減小局部邊長(zhǎng)。匹配率至少要達(dá)到85%，目的是為了使整體的節(jié)點(diǎn)數(shù)少些，降低分析時(shí)間，同時(shí)當(dāng)節(jié)點(diǎn)達(dá)到一定數(shù)目時(shí)，匹配率也提高不了多少了。使精度和效率達(dá)到雙贏的效果。查看網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)，連通區(qū)域要為1，邊細(xì)節(jié)，配向細(xì)節(jié)，相交細(xì)節(jié)都要為0。</p&

6、gt;<p>　　劃分后，該制件網(wǎng)格為4510，匹配率為92.5%，相互百分比為90.2%，高于85%，自由邊，交叉邊，相交細(xì)節(jié)等都為0，符合要求。其結(jié)果如下：圖3-1</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　4 澆口位置的分析</b></p><p>　　設(shè)置分析序列為：澆

7、口位置，分析后澆口位置后得到最佳澆口位置，結(jié)合該制件的結(jié)構(gòu)特征，我們選擇蓋子的頂部正中間為澆口較為合適，如下圖4-1所示，其匹配率達(dá)到了0.9727.制品的材料，選用PP材料,,</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　圖4-1 </b></p><p><b>　　5 成型窗口的

8、分析</b></p><p>　　a.在成型窗口里，我們根據(jù)材料特點(diǎn)及分析結(jié)果，可以選取模溫為37.78度，圓整為38度，熔體溫度選擇239度，在其注射質(zhì)量達(dá)到最高0.9001時(shí)，其注射時(shí)間為0.2682s，其質(zhì)量XY圖如圖5-1所示：</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p>　　b.根據(jù)區(qū)域：2D幻燈片圖，可

9、以找到模具溫度為239時(shí)，注射時(shí)間最小為0.1888s，最大為1.016s，則取其中間位置注射時(shí)間0.6s，如圖5-2：</p><p><b>　　圖5-2</b></p><p>　　同時(shí)我們得到下圖，圖5-3，圖5-4，圖5-5，圖5-6。</p><p><b>　　圖5-3</b></p><

10、p><b>　　圖5-4</b></p><p><b>　　圖5-5 </b></p><p><b>　　圖5-6</b></p><p>　　根據(jù)上圖我們看到，最佳選注射時(shí)間為0.6s,最大壓力降為12.77MP，最大剪切速率為2482，最大剪切應(yīng)力為0.1MP,材料給定最大剪切應(yīng)力為0.

11、25,1最大剪切速率為10000都在材料的性質(zhì)范圍內(nèi)，符合要求，質(zhì)量達(dá)到90%。</p><p><b>　　充填</b></p><p>　　主要充填結(jié)果如圖：充填時(shí)間圖6-1，速度/壓力切換圖6-2，注射位置處壓力圖6-3</p><p>　　圖6-1 圖6-2</p&

12、gt;<p><b>　　圖6-3</b></p><p><b>　　查看充填日志</b></p><p>　　制品的充填階段結(jié)果摘要 :</p><p>　　總體溫度 - 最大值 = 240.1514 C</p><p>　　剪切應(yīng)力 - 最大值 =

13、 0.1553 MPa</p><p>　　剪切速率 - 最大值 = 5075.3784 1/s</p><p>　　制品總重量(不包括流道) = 12.5475 g</p><p>　　凍結(jié)層因子 - 最大值 = 0.1231</p><p>　　查看分析的結(jié)果，充填時(shí)間為0.6274s，壓力與速度

14、切換壓力為13.61MP,流動(dòng)前沿溫度下降3.3℃，最低溫度主要在下蓋壁厚為1mm的筋板處。剪切速率最高為5075[1/s]，壁上剪應(yīng)力最大為0.1553，小于材料許可的最大剪應(yīng)力，即使大于，也可以在實(shí)際成型工藝中，可通過提高熔體溫度或者降低注射速度來降低其剪應(yīng)力。</p><p>　　7 流道的構(gòu)建及優(yōu)化</p><p>　　a.流道尺寸大小的確定</p><p>

15、;　　熔體充模分析完成后，就可以著手流道系統(tǒng)的創(chuàng)建及其優(yōu)化了。流道系統(tǒng)的創(chuàng)建可通過流道系統(tǒng)向?qū)瓿?。這里我們采用點(diǎn)澆口。</p><p>　　選擇好流道類型后，就可以確定其尺寸了。流道系統(tǒng)厚度方向的尺寸與模架的選擇有關(guān)。從充填分析中的日志，可以看出，單個(gè)制品投影面積為22.3019，查閱相關(guān)手冊(cè)，制品至模仁上表面厚度h 1為20-25，取為20mm。模仁至定模板上表面的厚度h 3為20-25，取為20mm。制

16、品深度（分型面到制品頂面的距離）為60mm，所以定模仁厚度h 2=制品厚度+ h 1=80mm，定模板厚度h 4= h 2+ h 3=100mm。定模座板厚度一般為20mm。如圖7-1</p><p><b>　　圖7-1</b></p><p>　　確定制品流道系統(tǒng)直徑方向的尺寸。典型的點(diǎn)澆口直徑為0.25-1.6mm(參考文獻(xiàn)[1]P80),取為1mm。

17、對(duì)于PP材料，典型的分流道直徑為5.0-10.03mm（參考文獻(xiàn)[1]P106），取為5mm。主流道孔徑為6.35mm。主流道錐角度一般為2°-6°（參考文獻(xiàn)[1]P103），取為3°。</p><p>　　1.流道系統(tǒng)向?qū)?chuàng)建</p><p>　　流道系統(tǒng)的類型和尺寸初步確定后，就可以進(jìn)行創(chuàng)建了。</p><p>　　利用型腔復(fù)制導(dǎo)向

18、，根據(jù)模架大小，設(shè)置為一模八腔，列距為100，行距為80。采用流道系統(tǒng)向?qū)韯?chuàng)建流道，頂部流道平面Z取100mm。注入口直徑取6.35mm，考慮到澆口襯套孔徑可能高于定模板厚度(參考文獻(xiàn)[2]圖8-34)，在此取高出尺寸為5mm,所以注入口長(zhǎng)度為20+5=25mm，拔模角取3°。分流道直徑取5mm，截面為圓形。豎直流道，底部直徑取4mm，拔模角取3°，以便同澆口尺寸吻合。頂部澆口，始端直徑取4mm，末端直徑取1mm，

19、長(zhǎng)度取2mm。</p><p>　　流道系統(tǒng)的二維圖如圖所示：圖7-2</p><p><b>　　圖7-2</b></p><p>　　創(chuàng)建后整體圖如圖7-3所示：</p><p><b>　　圖7-3</b></p><p>　　流道充填分析的主要結(jié)果在日志中顯示如下：&

20、lt;/p><p>　　最大注射壓力 (在 0.7675 s) = 44.3729 MPa</p><p>　　充填結(jié)束時(shí)間 = 0.7725 s</p><p>　　總重量(制品 + 流道) = 119.3287 g</

21、p><p>　　最大鎖模力 - 在充填期間 = 26.7544 tonne</p><p>　　制品的充填階段結(jié)果摘要 :</p><p>　　總體溫度 - 最大值 (在 0.773 s) = 247.3509 C</p><p>　　剪切應(yīng)力 - 最大值 (在 0.77

22、3 s) = 0.1808 MPa</p><p>　　剪切速率 - 最大值 (在 0.773 s) = 6886.0835 1/s</p><p>　　制品總重量(不包括流道) = 100.0666 g</p><p>　　凍結(jié)層因子 - 最大值 =

23、 0.1160</p><p>　　其主要結(jié)果如圖7-4，圖7-5所示：</p><p>　　圖7-4 圖7-5 </p><p>　　分析這些數(shù)據(jù)，我們可以看到最大剪切應(yīng)力小于0.25MP，最大剪切速率小于10000，最大注射壓力為44.37MP小于112MP，都在規(guī)定范圍內(nèi)，流動(dòng)前沿溫度分布小于2度，所以符合要求。

24、 </p><p>　　8 冷卻系統(tǒng)的構(gòu)建及方案的比較</p><p>　　冷卻系統(tǒng)同樣是利用流道的構(gòu)建方式，先定點(diǎn)。連線，再進(jìn)行網(wǎng)格劃分構(gòu)建。由于此塑件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，即要對(duì)型腔進(jìn)行冷卻還要對(duì)型芯進(jìn)行冷卻。由于該型芯比較深比較厚，所以可以用用隔水板冷卻。管道直徑以及隔水板信息如下： </p><p>　　管道直徑為10mm，水管與制品之間距離為25mm，管道數(shù)量為

25、8mm，管道之間的距離為25mm，制品之外距離為100mm.隔水板直徑為14mm，長(zhǎng)度為65mm，相鄰隔水板之間的距離為99mm。連接隔水板的的管道直徑為100mm。單根管道長(zhǎng)度為525mm，8根管道所占的寬度為183mm。</p><p>　　整體圖如圖8-1，圖8-2所示： </p><p>　　圖8-1

26、 </p><p><b>　　圖8-2</b></p><p>　　進(jìn)行冷卻分析，結(jié)果如圖8-3，發(fā)現(xiàn)冷卻介質(zhì)溫升過大，超過2度：</p><p><b>　　圖8-3</b></p><p>　　由于水路管道過長(zhǎng)

27、，須改進(jìn)管道，所以在水路中間位置增加一個(gè)進(jìn)水口如下：</p><p><b>　　圖 8-4</b></p><p>　　分析回路主要數(shù)據(jù)圖如下：</p><p>　　圖8-5 圖8-6</p><p><b>　　8-7</b></p>

28、;<p>　　。從圖8-5冷卻介質(zhì)溫度可以看出，冷卻介質(zhì)入水口和出水口溫差在2℃以內(nèi)，滿足2-3℃要求。從圖8-6溫度，模具可以看出，制品內(nèi)部溫度較高，但是高出范圍均在10度以內(nèi)，滿足要求。由圖8-7溫度曲線制品XY圖來看，在壁厚方向，上下表面溫差也很小，均在10℃以內(nèi)，滿足20℃要求</p><p>　　期分析日志主要結(jié)果如下：</p><p><b>　　充填保

29、壓分析及優(yōu)化</b></p><p>　　初次步包保優(yōu)化分析，分析序列選擇冷卻+充填+保壓，工藝設(shè)置中，冷卻設(shè)置，模具表面溫度設(shè)為37.8℃，熔體溫度設(shè)為239℃，開模時(shí)間設(shè)為5s，注射+保壓+冷卻時(shí)間（IPC時(shí)間）選擇自動(dòng)。</p><p>　　充填控制選擇注射時(shí)間，時(shí)間為1s，。速度/壓力切換選擇自動(dòng)，保壓控制選擇%充填壓力與時(shí)間，保壓曲線設(shè)置中懸著默認(rèn)的。完成設(shè)置后，雙擊

30、繼續(xù)分析。頂出時(shí)體積收縮率如圖9-1，注射位置處壓力XY圖如圖</p><p><b>　　圖9-1</b></p><p><b>　　圖9-2</b></p><p><b>　　圖9-3</b></p><p><b>　　圖9-4</b></

31、p><p><b>　　圖9-5</b></p><p>　　最大注射壓力 (在 0.7682 s) = 44.4015 MPa</p><p>　　由圖9-2可以確定保壓時(shí)間為8s，由圖9-5確定降壓時(shí)間為2s，由圖.9-1發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)端收縮率過大，說明保壓壓力過小。收縮率出現(xiàn)負(fù)值，說明保壓時(shí)間過長(zhǎng)，澆口處收縮率過

32、大，說明說明降壓時(shí)間過短。結(jié)合分析后，改變保壓條件，依次改進(jìn)可以得到以下幾種方案：在結(jié)果分析里，主要參數(shù)看得是頂出時(shí)制品的收縮率。</p><p>　　方案1：模具表面溫度37.8，熔體溫度239，充填壓力增加為53MP，根據(jù)初步保壓充填分析，充填壓力與時(shí)間中三個(gè)階段時(shí)間分別計(jì)算得到為0.1s, 8s ,2s，如圖9-1-1保壓控制選充填壓力與時(shí)間，進(jìn)行充填保壓分析如圖</p><p>

33、;<b>　　圖9--1-1</b></p><p>　　設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時(shí)體積收縮率如圖9-1-2：</p><p><b>　　圖9-1-2</b></p><p>　　從圖9-1-2看出頂出時(shí)體積收縮率為3.301%，還是比較大，可以繼續(xù)增大壓力。澆口附近出現(xiàn)負(fù)值，說明保壓時(shí)間過長(zhǎng)。</p>&

34、lt;p>　　方案2： 對(duì)方案1進(jìn)行優(yōu)化，加大壓力到57MP，保壓時(shí)間改為4s，改變條件如圖9-2-1所示：</p><p><b>　　9-2-1</b></p><p>　　設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時(shí)體積收縮率如圖9-2-2：</p><p>　　發(fā)現(xiàn)保壓時(shí)間差不多，去除了過保壓現(xiàn)象。可是收縮率還是太大，所以可以繼續(xù)增大保壓壓力，而

35、澆口附近收縮率問題很大，主要是由于降壓時(shí)間太短引起的。</p><p>　　方案3: 對(duì)方案2進(jìn)行優(yōu)化，我們加大壓力到62MP，保壓時(shí)間為4s，降壓時(shí)間為5s，改變條件如下圖9-3-1：</p><p><b>　　圖9-3-1</b></p><p>　　設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時(shí)體積收縮率如圖9-3-2：</p><p&

36、gt;<b>　　圖9-3-2</b></p><p>　　澆口附近的欠保壓得到了一定的改善，范圍大大縮小，但澆口處收縮率還是大了一點(diǎn)點(diǎn)，所以繼續(xù)提高降壓時(shí)間。</p><p><b>　　方案4： </b></p><p>　　增大降壓時(shí)間為6s.減小保壓時(shí)間為3.5s.如圖9-4-1</p><p&

37、gt;<b>　　圖9-4-1</b></p><p>　　設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時(shí)體積收縮率如圖9-4-2：</p><p>　　如圖得到的頂出時(shí)體積收縮率為0.196%—1.996%，都在范圍內(nèi)，所以這個(gè)方案符合要求。</p><p>　　綜上4個(gè)方案里，第4個(gè)方案是最優(yōu)的。第四個(gè)方案的參數(shù)具體為：模溫38，熔體溫度為239，充填壓力為6

38、2MP，充填反應(yīng)時(shí)間為0.1s，保壓時(shí)間為3.5s，降壓時(shí)間為6s.</p><p>　　10冷卻充填保壓翹曲分析</p><p>　　翹曲分析，設(shè)置分析序列選擇為冷卻+充填+保壓+翹曲，工藝設(shè)置中，冷卻設(shè)置和流動(dòng)設(shè)置保持不變，翹曲設(shè)置中，勾上分離翹曲原因，如圖10-1.其他默認(rèn)。設(shè)置完成后，雙擊繼續(xù)分析。</p><p>　　工藝設(shè)置如下圖，設(shè)置得；</p&

39、gt;<p>　　圖10-1 </p><p>　　翹曲分析后，總的變形以及各個(gè)因素的變形如圖10-2所示：</p><p><b>　　圖10-2</b></p><p>　　a.冷卻不均變形如下圖10-3：</p><p><b>　　圖10-3</b></p>

40、<p>　　b收縮不均變形如下： </p><p>　　圖10-4 </p><p>　　c角變形數(shù)據(jù)如下圖10-5：</p><p><b>　　圖10-5</b><

41、;/p><p>　　綜上可以看出，主要是收縮變形引起的翹曲，但是這些翹曲變形都在可以接受的范圍內(nèi)，所以不需要進(jìn)行優(yōu)化分析。</p><p>　　11 moldflow疑難解析</p><p>　　1在劃分網(wǎng)格時(shí)，是起步階段，但應(yīng)該充分考慮節(jié)點(diǎn)數(shù)和匹配度的協(xié)調(diào)度的問題。</p><p>　　2 流道設(shè)計(jì)時(shí)，特別是對(duì)于一模多腔的模具，應(yīng)該特別要注意

42、用鏡像復(fù)制流道時(shí)的，整體流道的連通性，這個(gè)很重要，否則就不能進(jìn)行充填分析，出現(xiàn)這個(gè)問題應(yīng)該考慮最方便改變某些段流道，重新創(chuàng)點(diǎn)連線劃分網(wǎng)格，可以解決這個(gè)難題。</p><p>　　3 對(duì)于比較深的殼內(nèi)零件進(jìn)行創(chuàng)建冷卻水路時(shí)，應(yīng)該想到合理創(chuàng)建噴水管和隔水板，這樣達(dá)到的效果會(huì)比較好。對(duì)于該塑料件，冷卻水路布置比較麻煩，因?yàn)闅んw內(nèi)的尺寸比較小。</p><p>　　4 對(duì)于保壓分析，應(yīng)該充分考慮導(dǎo)

43、致收縮率的原因，在根據(jù)相應(yīng)情況作相信嘗試的改進(jìn)，就會(huì)有比較好的效果。</p><p>　　12 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，使我熟悉地了解了moldflow這們課程，也對(duì)這個(gè)軟件有了很好的掌握，能夠用模流詳細(xì)地分析一些塑料制件成型的仿真過程。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><