【正文】 殼體之類 用于制作防腐管道之類 常用于制造儀表外殼和各種電氣設(shè)備 常用于各種機械內(nèi)飾件殼體 常用于制作軸，軸承外殼之類 常用于凸輪，蝸桿外殼之類 用于制造開關(guān)，電刷等電子元件 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 ABS 樹脂 除具有表 31 中所列的有較高沖擊強度外，還具有其它方面的優(yōu)點 ： 耐低溫性 、 耐熱性 、 耐化學(xué)藥品性 以 及 優(yōu)良的 電氣性能 ； 具有 塑件成 品尺寸穩(wěn)定、 容 易加工、表面光澤好等特點 ；便于 著色 、 涂裝 ；可以進行 熱壓 、 粘接電鍍 和 焊接等二次加工 [41]。側(cè)邊處最佳澆口區(qū)域根據(jù)圖中右邊條幅所示在 零件 圖 中 可以看出 ； 這樣在側(cè)邊最佳澆口區(qū)域處選擇一點作為第一個澆口位置，選擇的第一個澆口位置如圖中 A 點所示。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 21 實際最佳 澆口位置 分析 澆口位置 A、 D 構(gòu)成 澆口位置方案一 ， A 點距大端 275mm， D 點距大端285mm，如 圖 315 所示。在最后充填的兩側(cè)區(qū)域取兩點查看的充填時間是 和 ，相差 ， 基本實現(xiàn)充填平衡。所以，圖中出現(xiàn)的熔接痕情況是不能接受的，這種澆口位置方案是不能采用的。從澆口位置方案三充填時間圖上最后充填區(qū)域取兩個節(jié)點的充填時間是 和 ，相差約 ，充填平衡性不強；澆口位置方案四最后充填區(qū)域兩節(jié)點的充填時間是 和 ，相差約 ，充填平衡性也不強。 如圖 322 所示， 澆口位置方案三流動前沿溫度圖左邊部分溫度先降低后上升，降低 區(qū)域是溫度隨熔體流動溫度場的降低，溫度上升區(qū)域是因為剪切速率產(chǎn)生的剪切熱使得溫度上升；圖的右邊溫度一直都是上升的，主要是剪切熱作用。流動前沿處溫度的變化要在材料的熔體溫度范圍內(nèi)，如果溫 度過高，材料將會發(fā)生降解，溫度太低，將會發(fā)生滯留，出現(xiàn)短射 [44]。通過分析比較達到兩個 目的：第一，考察這兩種澆口位置方案是否可行；第二，在這兩種澆口位置方案中選擇較好的方案。熔接痕的出現(xiàn)是很難免的，但一般要求不能讓熔接痕出現(xiàn)在塑件應(yīng)力集中的部位以及塑件的主要表面區(qū)域 [44]。 所以 不能采用 澆口位置方案 一 。四個預(yù)選節(jié)點分別如圖中標(biāo)識為 B、 C、 D、 E 點。 選擇軟件默認(rèn)的注塑機，注塑機最大鎖模力 4000tonne，注塑機最大注射壓力 500MPa，注塑機最大注射速率 500cm3/s。設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應(yīng)從以下幾個方面綜合考慮 [38]： (1) 通過澆注系統(tǒng)中澆口位置的合適選擇 以獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、內(nèi)應(yīng)力小、無氣泡、無縮孔、無凹陷的制件； (2) 制品的外形、尺寸 和對外觀的要求也影響著整個澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸； (3) 多腔模中型腔的數(shù)量直接關(guān)系著澆注系統(tǒng)中分流道的布置； 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 圖 311 臥式注射機用模具的澆注系統(tǒng) [38] 1主流道襯套； 2主流道； 3冷料井； 4分流道； 5澆口； 6型腔 理論最佳澆口位置分析 澆口位置的選擇非常重要， 直接影響到塑件在注塑過程中的充填 行為 、 收縮行為 、 翹曲 變形以及塑件的 最終尺寸 、 機械性能水平 和 表面質(zhì)量 等 [39]。將劃分后網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計信息和合理的網(wǎng)格要求標(biāo)準(zhǔn)進行比較后，網(wǎng)格滿足要求。網(wǎng)格的修復(fù)方法有自動修復(fù)和手動修復(fù)。需要進行網(wǎng)格診斷和 修復(fù) 。 實體網(wǎng)格是由四節(jié)點的四面體單元組成，每一個四面體單元又是由四個中面模型中的三角形單元組成的，利用 3D 網(wǎng)格可以更精確的進行三維流動仿真，不過該模型技術(shù)難點多，計算量大，計算時間長 [36]。 stl格式轉(zhuǎn)換精度高，但對模型質(zhì)量要求高； igs 格式很容易轉(zhuǎn)換，但丟失特征嚴(yán)重； catia 格式轉(zhuǎn)換精度一般，丟失特征程度一般 [34]。 (3) 熔體粘度大，相對于粘性剪切力而言，慣性力和質(zhì)量力忽略 。 非牛頓流體流動過程是非等溫、非穩(wěn)態(tài)的，因此基于粘性流體力學(xué)的基本方程在原則上能夠求解，但由于其實際充填過程的復(fù)雜性，必須在不同階段引入合理而必要的假設(shè)與簡化，并結(jié)合特定的邊界條件，才能用數(shù)值的方法進行求解。 (4) 翹曲分析 (Warp) 翹曲分析 模塊 可以 分析整個塑件的翹曲變形 情況 ，同時 分離出 產(chǎn)生翹曲的主要原因 ， 包括冷卻不均、收縮不均和分子取向 不同等 產(chǎn)生的翹曲變形量。 (3) 優(yōu)化 注塑工藝參數(shù) Moldflow 軟件可以幫助 注塑工藝人員快速、 科學(xué) 地 確定最佳注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具 表面 溫度、熔體溫度、注射時間、保壓時間 等 。 (4) 提高鎖模力。降低 塑件 翹曲變形量應(yīng)從增大澆口尺寸 、 降低熔體和模具 表面 溫度 、提高 注射速度 和 增加 保壓時間 等方面考慮 。 (1) 殘余應(yīng)力 產(chǎn)生的 龜裂 殘余應(yīng)力主要由充填過剩 等原因 引起 ， 可 從 以下幾方面 降低殘余應(yīng)力 ： ① 采 用多點分布澆口 的 方式 增大應(yīng)力釋放。 針對這些產(chǎn)生氣穴的原因，其解決的措施有以下幾個方面： (1) 對于模具排氣不暢產(chǎn)生的氣穴，要在氣體聚集處開設(shè)排氣槽。工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)也會因引起充填不足，當(dāng)出現(xiàn)充填不足時應(yīng)通過調(diào)整注塑壓力、注塑時間、保壓壓力、保壓時間、熔體溫度 和 模具溫度來解決。選用頂桿脫模 時 ，頂桿設(shè)置應(yīng)盡量均勻， 頂桿 位置應(yīng)選在脫模阻力最大以及塑件強度和剛度最大的地方，以免塑件變形損壞。 塑料熔體在注塑壓力下由噴嘴射入，流經(jīng)主流道、澆口進入模腔，完成充填。螺桿式注塑機成型應(yīng)用很廣，本文將以螺桿式注塑機成型來介紹注塑成型原理，如圖 21 所示。目前國際上知名的 CAE 軟件有：美國 Advanced CAE Technology 公司最新推出的注塑模 CAE 系統(tǒng) ；澳大利亞 Moldflow公司的注塑模 CAE 軟件 MF；美國和意大利 Pamp。其中 Dusinberre 計算出了塑料熔體一維非穩(wěn)態(tài)傳熱計算模型， 隨后 Hieher 將一維流動推廣到非牛頓流體的非等溫流 動進而得到了熔體在模具型腔中的二維流動數(shù)學(xué)模型，該模型采用有限元差分法求解 [16]。如果采用這種傳統(tǒng)方法生產(chǎn)出沒有缺陷的優(yōu)質(zhì)門板內(nèi)飾件 勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā) 周期。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 課題目的意 義 圖 11 為選用的零件，屬于轎車內(nèi)飾門板的一部分。 功能結(jié)構(gòu) 零 件主要指發(fā)動機部件及 其罩下燃油進氣系統(tǒng)和電器系統(tǒng)，如燃料箱、發(fā)動機部件 等 。到 20xx 年模具工業(yè)總產(chǎn)值約 360 億元人民幣，其中塑料模具占 30%左右 [1]。然后根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點和材料特性設(shè)計出可能存在的冷卻方案，對這些方案進行比較分析，確定出較優(yōu)的方案；對較優(yōu)方案進行改進分析，從而確定最佳冷卻系統(tǒng)。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本人授權(quán)安徽工程科技學(xué)院可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 然而 注塑 CAE 技術(shù) 可以 很大程度地突破傳統(tǒng)方法的局限性。 the gating system can be designed based on the we can make out the feasibly colling programs according to structural characteristics of plastic parts and material properties and make parison to determine the optimum program。小型轎車上的塑料件主要有外裝飾件 、 內(nèi)裝飾件 和 功能結(jié)構(gòu)零件 [4]。然而，我國轎車塑料模具行業(yè)還有很多不足之處。對于門板內(nèi)飾件， 傳統(tǒng)的方法在正式生產(chǎn)前，由設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計出 模具， 然后進行 模具 的制造 裝配 。傳統(tǒng)的塑料模具設(shè)計要經(jīng)過多次試模修模才能生產(chǎn)出沒有缺陷的塑件，這樣就浪費大量的人力物力。目前華中科技大學(xué)自行開發(fā)了 HSCAE 軟件，并和先前開發(fā)的 HSCAD 軟件集成，已經(jīng)成為國內(nèi)一套比較成熟的注塑成型 CAE 軟件[20]。 課題 主要工作： (1) 研究澆口位置的不同對注塑成型過程的影響，確定最佳澆口位置方案并據(jù)此設(shè)計澆注系統(tǒng)； (2) 研究冷卻方案的不同對注塑成型過程的影響，確定最佳冷卻系統(tǒng)； (3) 研究 注塑工藝參數(shù)如模具溫度、熔體溫度、注射壓力、保壓壓力、注射時間等 對注塑成型過程的影響，并 進行優(yōu)化 選擇 ； (4) 以分析結(jié)果為依據(jù) 設(shè)計出模具； 課題研究方案 課題 采用注塑 CAE 技術(shù)進行注塑過程模擬分析，用 三維造型 軟件設(shè)計出模具。 注塑過程 的具體介紹如下 [27]： (1) 塑化階段 。 (5) 脫模階段 。 導(dǎo)致短射的原因可 能 包括 流道尺寸太小、塑料壁太薄、熔體溫度過低、熔體粘度過大 、注塑壓力過低 和 注塑機的控制閥門破損等。 (3) 熱敏 性塑件在溫度過高時分解產(chǎn)生氣體 ， 形成氣穴。 (2) 通過提高樹脂溫度、提高模具溫度、提高注 射壓力及速度等來提高熔料的流動性 。 尖角處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中從而導(dǎo)致龜裂 ，可以在尖角處倒圓角避免應(yīng)力集中。 改善溢邊的方法如下 ： 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 (1) 降低注射壓力。 Moldflow 軟件模擬理論基礎(chǔ) 注塑 CAE軟件 Moldflow 簡介 [29] Moldflow 軟件 在 模具 設(shè)計 前 對整個注塑成型過程進行仿真模擬 ， 包括填充、保壓、冷卻、翹曲、分子取向等 分析， 可有效的縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計效率。 Moldflow 中可以導(dǎo)入 stl 格式模型、 ﹡ .ans 格式模型 、﹡ .unv 格式模型和 iges 格式模型等 。 由于大分子的長鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，聚合物熔體的流動行為遠(yuǎn)比低分子液體復(fù)雜。 (3) 能量方程： ?????? ???????? ???????????? ?????????????? ?????????????? ?????????????????????????????????????????????ywzvzuxwxvyuzwyvxuzTyTxTKzTwyTvxTutTCyzxzxyzzyyxxP??????? 222222 (26) CP 為比熱容系數(shù)， K 為熱傳導(dǎo)系數(shù)， T 為溫度 Moldflow 模擬流動過程控制方程 [32] 粘性非牛頓流體在實際流動過程中物理過程相當(dāng)復(fù)雜，所以 Moldflow 軟件在模擬實際流動過程時將對流動情況進行適當(dāng)假設(shè)和簡化。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 第 3 章 基于 Moldflow 的澆注系統(tǒng)設(shè)計 本章首先對零件進行有限元模型的建立，然后在 Moldflow 軟件 內(nèi) 進行注塑成型過程模擬分析，結(jié)合分析的結(jié)果進行澆注系統(tǒng)設(shè)計。 表面網(wǎng)格也是由三節(jié)點的三角形單元組成，網(wǎng)格創(chuàng)建在模型的上下兩層表面安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 上 ， 一般用于薄壁實體模型分析。 圖 33 初次劃分的網(wǎng)格 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 劃分網(wǎng)格后查看網(wǎng)格統(tǒng)計：三角形單元數(shù)目 20898 個，節(jié)點數(shù)目 10943 個，柱體單元數(shù)目 0 個，網(wǎng)格連通區(qū)域 7 個，網(wǎng)格體積為 ，網(wǎng)格面積為；自由邊數(shù)目 1203 個，共用邊數(shù)目 30744 個，交叉邊數(shù)目 1 個；配向不正確的單元數(shù)目 0 個；相交單元數(shù)目 317 個，完全重疊的單元數(shù)目 4 個，復(fù)制柱體單元數(shù)目 0 個；三角形最小縱橫比為 （在 Moldflow 軟件中網(wǎng)格單元只有三角形，三角形縱橫比指三角形單元的底與高之比），三角形最大縱橫比為，三角形平均縱橫比為 ；網(wǎng)格匹配百分比為 %(網(wǎng)格匹配率指表面網(wǎng)格上下的匹配率 )，相互百分比為 %。正確的網(wǎng)格配向是網(wǎng)格外表面和圖中右邊條幅“頂部”顏色一致，網(wǎng)格內(nèi)表面和圖中右邊條幅“底部”顏色一致，這樣模型從外部看需要網(wǎng)格顏色全部和圖中右邊條幅“頂 部”顏色一致才是取向正確。 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 。 從上述網(wǎng)格診斷圖分析可以證明網(wǎng)格合理?，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(biāo)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。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 。 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]。從充填時間圖角度看，這種澆口位置方案合理。 澆口位置方案 三和方案四 如圖 320 所示 。從充填時間圖可以看