【正文】 。壓實(shí)階段對(duì)于提高制品的密度、降低收縮和克服制品表面缺陷都有影響。 這是指從熔體充滿模腔時(shí)起，至柱塞或螺桿撤回時(shí)為止的一段時(shí)間。填充過程中包含的重要工藝參數(shù)有熔體溫度、注塑壓力和填充時(shí)間。 塑化是指塑料在料筒內(nèi)經(jīng)加熱達(dá)到良好塑性的流動(dòng)狀態(tài)的全過程。結(jié)構(gòu)零件是構(gòu)成模具結(jié)構(gòu)的各種零件，包括導(dǎo)向、脫模、抽芯以及分型的各種零件。 模具是為了將樹脂原料做成某種形狀而用來承接射出樹脂的部件。熔料在高壓下注入模具，必須施加足夠在的鎖模力才能保證模具嚴(yán) 密閉合不溢料。 。該參數(shù)在一定程度上反映了注 塑機(jī)的加工能力，標(biāo)志著該機(jī)器能成型塑料制品的最大質(zhì)量，是注塑機(jī) 的一個(gè)重要參數(shù)。 注塑系統(tǒng)注塑系統(tǒng)是注塑機(jī)的主要部分，它能夠使樹脂原料在柱塞式或螺桿 的推動(dòng)或旋轉(zhuǎn)推進(jìn)下均勻塑化，在高壓下注入模具。 8．取件：通過人力或機(jī)械手取出塑件和澆注系統(tǒng)冷凝料等。 4．保壓增密：熔融塑料充滿模腔后，向模腔內(nèi)補(bǔ)充因制品冷卻收縮所 需的物料。注塑成型已經(jīng)成為大多數(shù)塑料制品的成型方法，moldflow軟件對(duì)注塑成型方式的模擬分析技術(shù)比較成熟。完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化和模具的優(yōu)化。保證在進(jìn)行moldflow模擬分析時(shí)預(yù)測(cè)制品最終可能出現(xiàn)的缺陷，找到缺陷產(chǎn)生的正確原因， 在模具加工之前得到最優(yōu)化的制品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)方案和最適宜的成型工藝條件，確保產(chǎn)品以最短的周期、最低成本投入市場(chǎng)，增強(qiáng)市場(chǎng)競爭能力。內(nèi)容：1. 三維實(shí)體的設(shè)計(jì)。殘余應(yīng)力通常使塑件在成型后出現(xiàn)翹曲變形，甚至發(fā)生失效。設(shè)計(jì)人員望在制件成本、質(zhì)量和可加工性方面得到CAE技術(shù)的幫助。由于經(jīng)驗(yàn)的局限性，工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)置制品最合理的加 工參數(shù)，選擇合適的塑料材料和確定最優(yōu)的工藝方案。 ?減小反修成本：提高模具一次試模成功的可能性是ＣＡＥ分析的 一大優(yōu)點(diǎn)。 ●最佳澆口位置與澆口數(shù)量：為了對(duì)充填方式進(jìn)行控制，模具設(shè) 計(jì)者必須選擇能夠?qū)崿F(xiàn)這種控制的澆口位置和數(shù)量，ＣＡＥ分析可 使設(shè)計(jì)者有多種澆口位置的選擇方案并對(duì)其影響做出評(píng)價(jià)。moldflow與CAD軟件集成，ＣＡＥ分析可在以下諸方面輔助設(shè)計(jì)者和制 造者，以得到良好的模具設(shè)計(jì)。 ?澆口位置是否合適采用ＣＡＥ分析可使產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)具 有充分的選擇澆口位置的余地，確保設(shè)計(jì)的審美特性。利用moldflow軟件，可以快速地設(shè) 計(jì)出最優(yōu)的塑料制品。 幾十年來以不斷的技術(shù)改革和創(chuàng)新一直主導(dǎo)著CAE軟件市場(chǎng)。moldflow與1986年成立的同類軟件公司cmold于2000 年2月11日合并后，結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì)為已有市場(chǎng)提供更專業(yè)的服務(wù)與 支持。針對(duì)模具 設(shè)計(jì)和塑料成型的ＣＡＥ軟件可以協(xié)助設(shè)計(jì)人員及早發(fā)現(xiàn)模具和成型質(zhì) 量方面存在的問題，從而能夠便捷地修改設(shè)計(jì)方案，有效地降低成本和 縮短生產(chǎn)周期。 注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)／設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì) 和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。利用moldflow技術(shù)可以在模具加工前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注塑成型 過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品 中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況， 以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試 模以后再返修模具。計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)已成為塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途 徑。對(duì)于任何注塑成型來說，最重要的是控制塑料在模具中的流動(dòng)方式。模具的仿真設(shè)計(jì)與應(yīng)用畢業(yè)論文第1章 緒論 注塑成型CAE技術(shù)的發(fā)展塑料成型是制造業(yè)中的一個(gè)重要組成部分，而流動(dòng)模擬對(duì)塑料成型具有重要意義。 制品的許多缺陷，如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時(shí)間等，都與樹脂在模具中的流動(dòng)方式有關(guān)。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，CAE技術(shù)無論在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì) 量，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，都具有很大優(yōu)越性。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì) 減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大 的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)， 甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品 開發(fā)周期。moldflow公司研發(fā)的系列軟件為注塑成型設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 提供了高效的解決方法。 moldflow軟件包括三部分：Moldflow Plastic Advisers（產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡稱MPA）：塑料產(chǎn) 品設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)完產(chǎn)品后，運(yùn)用ＭＰＡ軟件模擬分析，在很短的時(shí)間內(nèi)， 就可以得到優(yōu)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，并確認(rèn)產(chǎn)品表面質(zhì)量。．目的： １．優(yōu)化塑料制品設(shè)計(jì)。制品設(shè)計(jì)者能用流動(dòng)分析解決下列問題： ●制品能否全部注滿這一古老的問題仍為許多制品設(shè)計(jì)人員所 注目，尤其是大型制件，如蓋子、容器和儀表板等。 2．優(yōu)化塑料模設(shè)計(jì)。 ● 良好的充填形式：對(duì)于任何的注塑成型來說，最重要的是控制 充填的方式，以使塑件的成型可靠、經(jīng)濟(jì)。 ●流道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；實(shí)際的模具設(shè)計(jì)往往要反復(fù)權(quán)衡各種因 素，盡量使設(shè)計(jì)方案盡善盡美。反復(fù)地試模、修模要耗損大量的時(shí)間和金錢。moldflow軟件可以幫助工程技術(shù)人員確定最佳的注射壓力、鎖模力、模具溫度、熔體 溫度、注射時(shí)間、保壓壓力和保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間等，以注塑出最佳的塑料制品。 ●更加寬廣更加穩(wěn)定的加工：流動(dòng)分析對(duì)熔體溫度、模具溫度和注射速度等主要注塑加工參數(shù)提出一個(gè)目標(biāo)趨勢(shì)，通過流動(dòng)分析，注塑者便可估定各個(gè)加工參數(shù)的正確值，并確定其變動(dòng)范圍。●省料和減少過量充模：流道和型腔的設(shè)計(jì)采用平衡流動(dòng)，有助于減少材料的使用和消除因局部過量注射所造成的翹曲變形。利用proe三維設(shè)計(jì)軟件完成所給零件的三維圖，并將part文件轉(zhuǎn)化成moldflow可以使用的STL文件。3．moldflow分析流程。加工出模具，并利用模具，注塑設(shè)備和合理的工藝參數(shù)注塑出實(shí)際產(chǎn)品。在樹脂原料經(jīng)由注塑機(jī)注塑成型變?yōu)樗芰现破返恼麄€(gè)過程中，包括以下幾部分：1．計(jì)量：為了成型一定大小的塑件，必須使用一定量的顆粒狀塑料， 這就需要計(jì)量。 5．制品冷卻：保壓結(jié)束后，制品開始進(jìn)入冷卻定型階段。 9．閉模：注塑機(jī)的合模裝置閉合并鎖緊模具。注塑系統(tǒng)包括加料 裝置、料筒、螺桿或杠塞、噴嘴、加雎和驅(qū)動(dòng)裝置等。 。 注射速率是指在注射時(shí)單位時(shí)間內(nèi)所能達(dá)到的體積流率，是注射容 量與注射時(shí)間的絕比值。鎖模結(jié)構(gòu)還應(yīng)保證模具啟閉靈活、準(zhǔn)確、迅速而安全， 并防止損壞模具和制件。注塑模具主要由澆注系統(tǒng)、成型零件和結(jié)構(gòu)零件組成。模具通常還具有加熱或冷卻裝置，使塑料熔體在模具內(nèi)合適的溫度下固化定型。 因此可以說塑化是注塑成型的準(zhǔn)備過程。 充模剛開始一段時(shí)間內(nèi)模腔內(nèi)沒有壓力，待模腔充滿時(shí)， 料流壓力迅速上升而達(dá)到最大值。 保壓階段包括的主要工藝參數(shù)有保壓壓力，保壓時(shí)間。 。在這一階段內(nèi)，雖無塑料從澆口流出或流入，但模內(nèi)還可能有少量的塑料流動(dòng)，因此依然能產(chǎn)生少量的分子定向。所以，只有在殘余壓力接近零時(shí)，脫模才比較順利，并獲得滿意的制品。噴嘴溫度對(duì)產(chǎn)品的表觀質(zhì)量特別有意義。料筒和噴嘴溫度的選擇不是孤立的，與其它工藝條件存有一定關(guān)系。模具溫度直接影響熔體的充模流動(dòng)行為、制件的冷卻速度和制件最終質(zhì)量。 . 注塑成型過程的壓力主要包招注塑壓力、保壓壓力和塑化壓力（常稱背壓）．并直接影響塑料的塑化和制品的質(zhì)量。當(dāng)注塑壓力過低時(shí)，塑料進(jìn)入型腔緩慢，與金屬壁面接觸的那一 層塑料會(huì)由于溫度急劇下降而使黏度增高甚至凝固，并很快向流動(dòng)軸心波及，使塑料流動(dòng)通道在很短時(shí)間內(nèi)變得狹窄，大大降低了進(jìn)入模腔的壓力，結(jié)果使制件表面出現(xiàn)波紋、缺料、氣泡，有些塑料的制件還會(huì)出現(xiàn)脆性斷裂。 保壓壓力是指對(duì)模腔內(nèi)樹脂熔體進(jìn)行壓實(shí)以及維護(hù)向模腔內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)料流動(dòng)所需要的壓力。如果注塑和壓實(shí)時(shí)的壓力相等，則往往可以使制件的收縮率減少，并使批量制品之間的尺寸波動(dòng)較小。增大背壓可以排出原料中的空氣，提高熔體密實(shí)程度，還會(huì)增大熔體內(nèi)的壓力，螺桿后退速度小，塑化過程的剪切作用加強(qiáng)、摩擦熱增多、熔體 溫度上升，塑化效果提高。注塑時(shí)間指注塑活塞在注塑油缸內(nèi)開始向前運(yùn)動(dòng)直至模腔被完全充滿為止所經(jīng)歷的時(shí)間。這種慢速充模由于熔料進(jìn)入型腔時(shí)間長，冷卻使得黏度增大，流動(dòng)阻力也增大，需要用較高注塑壓力充模。注塑時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)是料溫及黏度下降小，可采用較低的注塑壓力。保壓時(shí)間的長短對(duì)制品尺寸準(zhǔn)確性和外觀都有影響。保壓時(shí)間長短與料溫有很直接的關(guān)系，熔料溫度越高，澆口封閉時(shí)間就長，保壓時(shí)間也長；反之保壓時(shí)間短。冷卻時(shí)間過長沒有必要，不僅降低生產(chǎn)效率，對(duì)復(fù)雜制件還將造成脫模困難，強(qiáng)行脫模時(shí)甚至還會(huì)產(chǎn)生脫模應(yīng)力。 ●模其溫度或者熔體溫度過低，降低了熔體的流動(dòng)性，導(dǎo)致填充不完全； ●成型材料不足，注塑機(jī)塑量不足或者螺桿速率過低也會(huì)造成短射； ●注塑機(jī)缺陷，入料堵塞或者螺桿前端缺料等，都會(huì)造成壓力損失和成型材料體積不足，形成短射。 氣穴是指由于熔體前沿匯聚而在塑件內(nèi)部或者模腔表面形成的氣泡。熔接痕和熔接線成因：●由于的幾何形狀，填充過程中出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)流動(dòng)前沿時(shí)，很容易形成熔接痕和熔接線。 滯流是指某個(gè)流動(dòng)路徑上的流動(dòng)變緩甚至停止。如果滯流的熔體前沿完全冷卻，那么成型缺陷就由滯流變?yōu)槎躺洹?飛邊成因： ●模具分型面閉合性差，模具變形或者存在阻塞物； ●鎖模力過小，鎖模力必須大于模具模腔內(nèi)的壓力，有效保證模具閉合； ●過保壓；●成型條件有待優(yōu)化，如成型材料粘度、注塑速率、澆注系統(tǒng)等； ●排氣位置不當(dāng)。解決方案： 從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)角度來講，壁厚的差異有時(shí)是不可避免的，為了防止 出現(xiàn)跑道效應(yīng)，應(yīng)當(dāng)盡量使模腔內(nèi)的流動(dòng)平衡，即熔體在同一時(shí)間完成 對(duì)模腔內(nèi)各區(qū)域的填充。 此時(shí)由于其他流程還未完成填充，注塑壓力會(huì)繼續(xù)將熔體向這個(gè)已經(jīng)填滿的區(qū)域推進(jìn)，從而形成高密度高應(yīng)力區(qū)域。 色差成因： 通常是由材料降解引起的。 噴射成因： ●螺桿速率過高。 不平衡流動(dòng)指在其他流程還未填滿之前，某些流程已經(jīng)完全充滿。因此，制件的流動(dòng)模式一定要平衡。 選擇file菜單下的new project（新建工程項(xiàng)目）命令以創(chuàng)建一個(gè)新的用戶項(xiàng)目，如圖31所示。在導(dǎo)入或新建模型之后，要對(duì)未劃分網(wǎng)格的模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。 圖34 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)圖35網(wǎng)格修復(fù)工具。圖36 。根據(jù)設(shè)計(jì)所選用的材料，在moldflow的材料選擇中選擇相近的材料進(jìn)行分析。 圖39選擇分析 分析完成后，對(duì)應(yīng)的study tasks窗口中原來立即分析！的位置下出現(xiàn)了分析的結(jié)果列表，如圖310所示。壓力結(jié)果顯示了填充過程中模腔內(nèi)的壓力分布； ●流動(dòng)前沿溫度分析結(jié)果。這個(gè)曲線可以用于設(shè)定注塑機(jī)螺桿在注塑過程中的運(yùn)動(dòng)： ●氣穴位置分析結(jié)果。 高速填充時(shí)，料流速度快，當(dāng)高速充模順利時(shí)，熔料很快充滿型腔，料溫下降得少，黏度下降得也少，可以采用較低的注射壓力，是一種熱料充模態(tài)勢(shì)。另外零件對(duì)顏色的要求也很高，不能出現(xiàn)制件發(fā)黃及燒傷現(xiàn)象， 所以又不能采用高速填充。如果所用注塑機(jī)的壓力極限高于140MPa，則設(shè)計(jì)極限可相應(yīng)增大。壓力圖和充模時(shí)間圖看起來應(yīng)該十分相似，如果相似。是由于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)造成的，因?yàn)楦鶕?jù)產(chǎn)品的功能要求，無法將產(chǎn)品設(shè)計(jì)成對(duì)稱結(jié)構(gòu)。 流動(dòng)靜沿溫度圖可與熔接線圈結(jié)合使用。反之，如果前沿溫度過低，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品成型困難。它可以決定保壓補(bǔ)縮時(shí)問的長短。注塑出來的產(chǎn)品就會(huì)有明顯的縮痕，影響產(chǎn)品的外觀及使用功能。通過注射位置壓力的XY圖 可以容易地看到壓力的變化情況。同時(shí)，注塑口壓力直接決定了注塑機(jī)的最小壓力。 氣穴可能造成欠注和保壓不充分，從而造成嚴(yán)重的產(chǎn)品質(zhì)量缺陷。這樣將保證在注塑過程中有利于氣體的排放。厚壁處的材料流得快，薄壁處流得慢，在厚薄交界處就可能形成熔接線。為確定熔接線是否存在，可與充模時(shí)間一起顯示。 。澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、冷料井和澆口四部分組成。在設(shè)計(jì)主流道結(jié)構(gòu)時(shí)必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。因?yàn)榇肆慵⑺軙r(shí)間較短，所以熱量損失一定要控制在最小，同時(shí)我們又要考慮到可制造性和經(jīng)濟(jì)性，所以我們最終對(duì)分流道的結(jié)構(gòu)采用的是T型結(jié)構(gòu)。但是在一些 結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的，表面質(zhì)量要求不高的制品中，冷料井是可以省略的。由于此產(chǎn)品所選用的材料POM具有很大的黏度，所以在設(shè)計(jì)澆口結(jié)構(gòu)時(shí)采用的是點(diǎn)澆口，點(diǎn)澆口是一種截面尺寸很小的澆口，俗稱小澆口。 從熔接線分析結(jié)果中我們看到了熔接線的分布位置。 氣穴的產(chǎn)生主要是模腔內(nèi)的氣體沒有合理的排放出去。因此在進(jìn)行排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮的就是要將物料熔體注射充模的瞬間，模腔的原有空氣、物料蒸發(fā)出的水蒸氣、熱分解或化學(xué)反應(yīng)的氣體，順利的排出模腔，否則就會(huì)使充模速率降低，或是氣體溶入物料當(dāng)中產(chǎn)塵氣泡，或是受高壓升溫而灼傷制品。分型面排氣是指在分型面上開設(shè)排氣槽進(jìn)行排氣，從分析結(jié)果知道氣穴產(chǎn)生的位置主要產(chǎn)生在熔體流動(dòng)的下端，這就需要我們?cè)谶@些產(chǎn)生氣穴的位置增設(shè)排氣塞進(jìn)行排氣。第5章 模具設(shè)計(jì)：：選用POM（聚甲醛）。1. 外觀: POM的外觀為淡黃色或白色半透明或不透明的粉料或粒料，硬而質(zhì)密、與象牙相似，制品表面光滑并有光澤，: 易燃，離火后能繼續(xù)燃燒，其氧指數(shù)僅為14~16，火焰上端為黃色、下端為藍(lán)色，熔融落滴，有刺激性甲醛味和魚腥味。: POM的力學(xué)性能相當(dāng)好，具有較高的彈性模量，摩擦系數(shù)低而穩(wěn)定，耐磨性能好，自潤滑性好。其抗張強(qiáng)度和模量已接近鋼材。具有高度抗蠕變和應(yīng)力松馳能力。在220℃以上分解，產(chǎn)生甲醛氣體，可在140℃下短期使用,長期使用溫度為40～100℃。其色母的制作，也遠(yuǎn)比一般樹脂苛刻。力學(xué)性能和剛性好，接近金屬材料，雖然收縮率大，但尺寸穩(wěn)定。密度大，耐酸及耐燃性不好，耐候性不高。共聚物材料有很好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性并且易于加工。C） 80——85 時(shí)間 (h) 2——3（4）