【正文】 部”顏色一致才是取向正確。自動修復(fù)運用網(wǎng)格修復(fù)向?qū)硇迯?fù)網(wǎng)格。 圖 36 最終 網(wǎng)格 設(shè)置 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 修復(fù)后的網(wǎng)格 如圖 37 所示 。 網(wǎng)格的診斷如 圖 38,39,310 所示 。 從上述網(wǎng)格診斷圖分析可以證明網(wǎng)格合理。 理論最佳澆口位置指軟件根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點分析出的最佳澆口位置?，F(xiàn)在人們對 轎車 內(nèi)飾 件向著 耐熱、耐候 、 美觀 和 低氣味等 目標追求，而 ABS 的各種良好性能 可以 滿足這種需求，所以被廣泛地 用作轎車 塑料件的原材料 ，所以課題零件選擇 ABS 材料。 根據(jù)選擇的材料和注塑機進行注塑工藝設(shè)置如圖 312。以 A 點為第一個澆口位置再進 行第二次最佳澆口分析以確定第二個澆口位置， 如圖 314 所示 。這樣可以制定出 四 套澆口位置方案 ； A、 D 兩澆口位置構(gòu)成方案一， A、 E 構(gòu)成方案二， A、B 構(gòu)成方案三， A、 C 構(gòu)成方案四。 圖 315 澆口位置方案一 充填時間指塑料熔體從澆口處進入模腔直到整個模腔充滿的一段時間 [43]。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 22 澆口位置 A、 E 構(gòu)成 澆口位置方案 二 ， A 點距大端 275mm ， E 點距大端350mm，如 圖 317 所示。從充填時間圖角度看，這種澆口位置方案合理。熔接痕如圖 319所示。 澆口位置方案 三和方案四 如圖 320 所示 。 (1) 充填時間 充填時間圖可以考察出充填是否完全，如果充填不完全，產(chǎn)品將成為廢品。從充填時間圖可以看出，澆口位置方案三的充填時間是 ，澆口位置方案四的充填時間是 ，兩種方案的充填時間差不多，從充填時間角度說，兩種方案優(yōu)劣差不多。 ABS 材料的熔體溫度范圍為 230℃ 到 280℃ ，所以流動前沿處溫度要在這個范圍內(nèi)澆口方案才是可行的。澆口位置方案四流動前沿溫度圖左邊溫度先上升是剪切熱使之上升；右圖先降低后升高，先降低是由于溫度場隨熔體前進的降低， 后升高 是 由于剪切熱作用 。剪切速率產(chǎn)生剪切熱可以使溫度升高，壁厚薄的區(qū)域會出現(xiàn)滯留現(xiàn)象 就 會降低溫度，澆口位置不同則溫度的變化又會不同。流動前沿處溫度差異越大，塑件翹曲變形越大，塑件越容易產(chǎn)生開裂等缺陷。 圖 321 兩種方案的 充填時間 (a) 方案三 (b) 方案四 從圖 321 中可以看出，澆口位置方案三和澆口位置方案四充填充分，沒有出現(xiàn)欠注現(xiàn)象，所以澆口位置方案三和澆口位置方案四從充填角度來說可以采用。 圖 320 兩種 澆口位置方案 (a)方案三 (b)方案四 a b 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 24 下面將從充填時間、流動前沿處溫度、頂出時的體積收縮率等方面對這兩種澆口位置方案進行全面考察。 圖中兩個澆口位置分布在塑件兩側(cè)，從澆口位置處流入的塑料熔體在塑件主要表面區(qū)域相遇而形成圖中熔接痕， 主要表面區(qū)域出現(xiàn)的這些熔接痕將會對塑件強度有很 嚴重的影響，而且這些熔接痕難以去除，將大大影響塑件的外觀。熔接痕的出現(xiàn)會影響塑件的外觀和強度。 圖 318 方案 二充填時間 從圖 318 可以看出，塑件充填完全，沒有出現(xiàn)欠注現(xiàn)象，充填時間是 。 圖 316 方案一 充填時間 從充填時間圖可以看出，澆口位置方案一的充填最后區(qū)域出現(xiàn)充填不足，這樣 注 塑 出來的產(chǎn)品就會缺邊 ；這種缺陷因為最后充填的最薄區(qū)域離澆口位置 D點很遠而產(chǎn)生。下文將從充填時間 、型腔殘余應(yīng)力 、 流動前沿處溫度 和成型缺陷等方面分別對澆口方案進行分析。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)， 可以 選擇四個節(jié)點作為第二個澆口位置。零件長 803mm， 寬 294mm， 平均厚度 2mm，采用多澆口澆注；零件屬于薄板零件，采用兩個澆口較合適。 課題選用 ABS 材料 的工藝參數(shù)：材料適用的模具表面溫度范圍為 45℃ 到85℃ ，推薦的模具表面溫度范圍為 65℃ ；材料的熔體溫度范圍為 235℃ 到 275℃ ，推薦的熔體溫度為 255℃ ；材料的玻璃化溫度為 110℃ ；最大剪切應(yīng)力為 MPa；注射速率范圍為 148cm3/s 到 168cm3/s，推薦的注射速率是 159 cm3/s；保壓壓力范圍為 140 MPa 到 160 MPa，推薦的保壓壓力為 MPa[42]。 塑料件常用的材料 性質(zhì)和用途如表 31 所示 。普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成 ， 如圖 311 所示 。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 圖 39 最終的 網(wǎng)格 連通性診斷 從 圖 39 中可以看出模型網(wǎng)格顏色和圖中右邊條幅“已連接”部分的顏色一致，模型網(wǎng)格連通性為 1，滿足網(wǎng)格要求。 合理的網(wǎng)格要求：網(wǎng)格連通性為 1，最大縱橫比在 20 內(nèi)，平均縱橫比小于 6，網(wǎng)格匹配率大于 50%。重新劃分網(wǎng)格時，網(wǎng)格尺寸設(shè)置越小，匹配率越高。 這時要進行重新劃分網(wǎng)格和網(wǎng)格的修復(fù)。從圖中可以看出三角形單元最大縱橫比為 ，顯然不符合網(wǎng)格的三角形最大縱橫比在 20 以內(nèi)的要求。從上面的網(wǎng)格統(tǒng)計可以看出網(wǎng)格不理想。網(wǎng)格設(shè)置 如圖 32 所示 。不過必須將所有表面網(wǎng)格的節(jié)點進行厚度方向的配對，低于 50%的匹配率將會導(dǎo)致分析失敗 [36]。 圖 31 導(dǎo)入的模型 網(wǎng)格劃分和修復(fù) Moldflow 軟件 主要有三種 網(wǎng)格 類型：中面網(wǎng)格（ Midplane） ， 表面網(wǎng)格（ Fusion）和實體網(wǎng)格（ 3D） [35]。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 零件在三維 造型 軟件 UG 中常用的轉(zhuǎn)換格式有 stl 格式 、 igs 格式和 catia 格式等 [33]。 (6) 忽略熔體前沿附近噴泉式流動的影響。 (2) 由于熔體填充過程比較均衡，型腔中各部分基本上可以被熔體同時充滿，因此熔體密度變化很小，可假定熔體不可壓縮 。 (1) 連續(xù)性方程： 0????????? zwyvxu (22) 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 u 、 v 、 w 是速度矢量在 x 、 y 、 z 三個方向的分量。非牛頓流體在流動時粘度隨剪切速率增大而變小，這種現(xiàn)象稱為“剪切稀化 ”。牛頓流體指當(dāng)流體以切變方式流動時，流體切應(yīng)力和剪應(yīng)力速率存在線性關(guān)系。 (3) 冷卻分析 (Cool) 冷卻分析主要分析冷卻系統(tǒng)對熔體冷卻固化的影響，優(yōu)化冷卻管道的設(shè)計，降低塑件冷卻成型后的翹曲變形量。 Moldflow 軟件 有三種 網(wǎng)格 類型：中面網(wǎng)格 (Midplane)、 表面網(wǎng)格 (Fusion)和實體網(wǎng)格 (3D)。 (2) 優(yōu)化 模具設(shè)計 Moldflow 軟件 在產(chǎn)品 設(shè)計 前進行仿真模擬，可以得到合理 的 流道系統(tǒng) 和 冷卻系統(tǒng) ， 縮短了模具設(shè)計周期 ， 提 高了 設(shè)計效率 ， 降低了設(shè)計成本。 (2) 模具原因 ： 如果 模具排氣不良也會產(chǎn)生燒傷 ，應(yīng)改善模具的排氣條件。 (3) 降低模具溫度 ， 研磨溢邊發(fā)生的模具面 ， 采用較硬的模具鋼材。 (2) 模具方面：模具的制造精 度不夠、裝配不良、排氣位置不合理。 翹曲變形主要由收縮變形引起，收縮變形的原因主要包括收縮不均勻 、 冷卻不均勻 和 分子取向不均勻。但當(dāng)注射速度較高時，即使模溫低一些，也可減低應(yīng)力的產(chǎn)生。 龜裂 主要由變形應(yīng)力引起 ，變形 應(yīng)力 有 殘余應(yīng)力 和 外部應(yīng)力 。熔接痕 不僅影響了塑件外觀 還 降低了塑件力學(xué)強度。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 (5) 模具型腔中 的 氣體 未能 排出 而 形成氣穴。 產(chǎn)生氣穴的原因主要有： (1) 外層熔體冷卻固化 和 內(nèi)層熔體收縮形成真空。 (2)注塑工藝參數(shù)的設(shè)置 注 塑工藝參數(shù)的設(shè)置主要包括時間、壓力、溫度的設(shè)置。 由于充填不滿導(dǎo)致制品成型后形狀不完整的缺陷 稱 為短射 。設(shè)計模具時要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點選擇合適的脫模方式，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。 (4) 冷卻階段 。 (2) 充填階段 。 圖 21 螺桿式注塑成型原理 [26] 1料斗 2螺桿傳動裝置 3注射油缸 4螺桿 5加熱器 6噴嘴 7模具 注塑成型工藝過程分為成型前準備 、注塑過程和塑件后處理。 圖 13 技術(shù)路線 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 第 2 章 注塑成型與 Moldflow 模擬的理論基礎(chǔ) 注塑成 型理論知識 注塑成型原理與工藝過程 注塑成型有柱塞式注塑機成型和螺桿式注塑機成型 [25]。 今后注塑 CAE 技術(shù)的發(fā)展趨勢是 ： CAD/CAE/CAM 技術(shù)的集成化；數(shù)學(xué)模型和算法的進一步完善；注塑成型各個過程的耦合分析；人工智能技術(shù)的采用等 [24]。北京華正模具研究所與美國 Ac Tech 公司在目前國際上注塑成型 CAE 技術(shù)最新成果的基礎(chǔ)上一起開發(fā)了 注塑成型的中文輔助軟件 CAXAIPD[22]。 90 年代后期，成型過程中的流動、保壓、冷卻、及翹曲 變形 都得到了深入的研究，隨后 人們 也開展了 CAE 與 CAD/CAM 集成化研究 [19]。 20 世紀 60 年代， Copper、 Ballman 和 Toor 最先用數(shù)值方法計算出了塑料熔體在模具型腔中的流動過程，在此之后有許多研究人員對塑料熔體的一維流動進行了深入的研究 [15]。這樣設(shè)計制造的模具就會 減少 試模修模次數(shù)， 提高制品質(zhì)量和降低成本等，有重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。通常這種工作要反復(fù)很多次才能設(shè)計制造出優(yōu)質(zhì)模具，注塑出的產(chǎn)品質(zhì)量才能保證。引起這些問題原因主要有塑料 充 填不滿 、熔融溫度和模具溫度太高或太低 、 冷卻效果不好 、 澆口位置不當(dāng)和流道設(shè)計不合理 、 注射壓力 和 保壓 壓力不足等 [11]。今后我國轎車塑料模具行業(yè)的發(fā)展方向是：提高模具的標準化水平；提高精密、復(fù)雜模具的設(shè)計水平；自主開發(fā)增強塑料、高性能樹脂等材料；提高快速測量技術(shù)和逆向工程技術(shù)；提高對模具 CAD/CAM/CAE 軟件的二次開發(fā)水平 [10]。目前我國小型轎車塑料模具已經(jīng)得到較好的發(fā)展。內(nèi)裝飾件 指 儀表板、車門內(nèi)板、方向盤、雜物箱、門把手、座椅 和 頂棚等 。目前，小型轎車用塑料件占轎車重量約為 7%10%[2]。 the formed parts and the parting and corepulling system are also designed. The artical determines the best solution casting system, cooling system solutions and the best injection molding process parameters after the study. The mold is designed based on the results； the design efficiency is greatly improved and scientific guidance is provied in the actual injection molding of plastic parts. Author: Yu Xiaopeng(Materials Science and Engineering) Supervised by: Wang Jianli and Tao Feng KEY WORDS: Plastic parts, Interior door, Injection molding, CAE, Moldflow 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 V 目錄 第 1 章 緒論 .................................................................................................................. 1 課題背景 .......................................................................................................... 1 課題目的意義 .................................................................................................. 2 注塑 CAE 技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 ........................................................ 3 課題研究內(nèi)容和研究方案 .............................................................................. 4 課題研究內(nèi)容 ........................................................................................ 4 課題研究方案 ........................................................................................ 4 第 2 章 注塑成型與 Moldflow 模擬的理論基礎(chǔ) ...................