【正文】 塑過程中對真實(shí)零件進(jìn)行優(yōu)化并投入使用。圖410冷卻時(shí)間變化時(shí)翹曲量的變化趨勢第5章 結(jié) 論本次研究完成了從CAD建模、模型導(dǎo)入CAE、網(wǎng)格劃分、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的建立、工藝參數(shù)的確定等完整的塑件仿真模擬過程。表410 調(diào)整不同注射時(shí)間得到的翹曲量注射時(shí)間（s）總翹曲量（mm）X方向（mm）Y方向（mm）Z方向（mm）從圖49可以看出，總的來說，注射時(shí)間對非結(jié)晶型塑料塑件變形有一定影響，但不象保壓壓力、冷卻時(shí)間對翹曲變形的影響那樣有明的趨勢。表49單獨(dú)改變保壓壓力得到的翹曲量保壓壓力（MPa）100105110115120125130135140145總翹曲量（mm）X方向（mm）Y方向（mm）Z方向（mm）圖48保壓壓力變化時(shí)翹曲量的變化趨勢從圖48可以看出，隨著保壓壓力的增加，翹曲變形大幅的減少，但到一定的壓力時(shí)，翹曲變形的趨勢降低，甚至有所回升。模溫低，對低粘度的塑料是合適的，但當(dāng)模具溫度較低時(shí)，會導(dǎo)致過冷度增大，使粘度增大，分子取向增加，制件變形增大，影響制品質(zhì)量[12]。ABS的粘度對溫度不太敏感，所以，熔體溫度升高，總體來說，會使收縮增加。圖43 總翹曲變形量 圖44 收縮不均引起的翹曲量 圖45 冷卻不均引起的翹曲量 基于MPI的產(chǎn)品工藝參數(shù)的單個(gè)因素?cái)?shù)據(jù)分析 選用一種澆口方案，使用上面的六種參數(shù)，然后每種分別選定10組數(shù)據(jù)。工藝參數(shù)對翹曲變形量影響的數(shù)據(jù)模擬分析可就因子水平的極差進(jìn)行分析，見表43。將它們簡稱為因子A、B、C、D、E、F，并假設(shè)各因子之間不存在交互作用。 6）冷卻時(shí)間—t3 根據(jù)實(shí)際情況和模擬分析，冷卻時(shí)間t3=~ s之間任取3個(gè)值，則t3=15 s，20 s，25 s。本研究僅針對最大翹曲變形量這個(gè)指標(biāo)的綜合值，討論如何使綜合指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)的工藝參數(shù)組合。，單從翹曲量來看，方案一更好一些。 制件翹曲的比較所謂翹曲，就是不均勻的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的制件缺陷。(5)若僅影響外觀，則可改變澆口位置，以改變?nèi)劢雍鄣奈恢谩３涮顣r(shí)間是一項(xiàng)非常重要的結(jié)果，從圖36；37分別看出每種方案的充填時(shí)間。管道之間的銜接適用軟管。冷卻水回路開設(shè)在模具型腔周圍和型芯內(nèi)，使純水或者冷凝水在其中循環(huán)帶走熱量，維持模具注塑時(shí)所需的溫度[8]。 在澆注系統(tǒng)網(wǎng)格劃分結(jié)束后，一定要進(jìn)行澆注系統(tǒng)與產(chǎn)品網(wǎng)格模型的連通性診斷，防止出現(xiàn)不連通的情況，從而導(dǎo)致分析計(jì)算得失敗。主流道的長度：小型模具應(yīng)盡量小于60mm，本次設(shè)計(jì)取50mm進(jìn)行設(shè)計(jì)；主流道小端直徑：d=注射噴嘴尺寸+（~1）mm=（2+）mm=；主流道大端直徑：d1=d+2tanα=，式中α=3176。點(diǎn)擊“確定”，分析正式開始。 最佳澆口位置分析 最佳澆口位置分析可以找出產(chǎn)品上最佳進(jìn)澆位置。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表22。圖25和26修改前后對比。 縱橫比的診斷及修復(fù)本零件沒有自由邊和交叉邊以及配向不正確單元的問題，唯一的缺陷是縱橫比過大，所以修復(fù)網(wǎng)格的主要任務(wù)是修復(fù)縱橫比。交換邊則是對相同公共邊的兩個(gè)單元，撤銷公共邊，以另一對角邊為公其邊重新生產(chǎn)單元，從而減少縱橫比。網(wǎng)格參數(shù)數(shù)值網(wǎng)格參數(shù)數(shù)值三角形11630個(gè)相交單元0個(gè)節(jié)點(diǎn)5743個(gè)完全重疊單元0個(gè)連通區(qū)域1個(gè)配向不正確的單元0個(gè)網(wǎng)格體積 cm3最小縱橫比網(wǎng)格面積 cm2最大縱橫比自由邊0個(gè)平均縱橫比共用邊17445個(gè)匹配百分比%交叉邊0個(gè)相互百分比%由初始網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息可以看出初始網(wǎng)格劃分主要問題出現(xiàn)在縱橫比上（最大縱橫比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于15），必須經(jīng)過修復(fù)才能進(jìn)行接下來的數(shù)據(jù)模擬。如圖22所示。因此，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分前對模型的修復(fù)與簡化是必要的，然而對大多數(shù)Moldflow工程師來說又是很困難的，作為分析用的模型往往是非參數(shù)化的，即使參數(shù)化，也取決于設(shè)計(jì)者思維方式的不同，建模順序的差異，使得Moldflow工程師處理起來困難重重。手機(jī)外殼質(zhì)量要求為盒體使用表面光滑，無明顯熔接痕、銀絲、汽泡。 本課題研究的主要內(nèi)容 本文以注塑分析系統(tǒng) Moldflow 為工作平臺，進(jìn)行了應(yīng)用研究。(3) 標(biāo)準(zhǔn)化隨著CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的集成和網(wǎng)絡(luò)化，為保障數(shù)據(jù)傳遞、轉(zhuǎn)化過程中不丟失，使模具CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)內(nèi)部信息交流成為整體，真正意義上實(shí)現(xiàn)模具制造信息傳遞的暢通，建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)STEP對企業(yè)發(fā)展尤為必要。 經(jīng)過這十幾年的發(fā)展，我國模具CAD/CAM軟件的開發(fā)水平也逐漸接近國外先進(jìn)水平。近二十多年來，隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷提升，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的CAD/CAM技術(shù)不斷創(chuàng)新、完善、逐步發(fā)展，已經(jīng)形成一個(gè)從研究開發(fā)、生產(chǎn)制造到推廣應(yīng)用和銷售服務(wù)的完整的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。此外，還有反應(yīng)、擠出、熱成型、壓延、流延模、纖維紡絲過程、吹塑模、涂覆等成型過程數(shù)值模擬也開展了廣泛的工作，對聚合物加工過程的分析和成型設(shè)備的設(shè)計(jì)都產(chǎn)生了相當(dāng)大的影響[1]。（1）注射成型注射成型是熱塑性塑料成型的一種主要成型方法。而近年來隨著手機(jī)功能的增加，手機(jī)外殼的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，而出于便攜性的考慮，手機(jī)的壁厚卻越來越小，加之各種新材料、新工藝的使用，使注塑成型的難度不斷加大，在手機(jī)外殼的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過程中引入Moldflow模擬具有重大的意義。隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)當(dāng)今的要求。確保了澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性后，運(yùn)用正交設(shè)計(jì)法安排實(shí)驗(yàn)方案，得到各參數(shù)及其交互作用對翹曲的影響度，初步確定工藝參數(shù)最優(yōu)組合方案，對影響顯著的因素作單因素影響模擬分析，研究翹曲和體積收縮率受單獨(dú)影響的變化趨勢，結(jié)合正交試驗(yàn)結(jié)果，最終確定較合理的工藝參數(shù)優(yōu)化組合。s manufaturability and features in it39。模具的設(shè)計(jì)是模具更新的基礎(chǔ)，模具設(shè)計(jì)工作與產(chǎn)品的更新信息相關(guān)。本文利用Moldflow對手機(jī)外殼注塑成型中的澆口位置、充填、流動、冷卻等過程進(jìn)行分析模擬，預(yù)測塑件可能產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，并針對模擬結(jié)果分析缺陷產(chǎn)生的原因和影響因素。通過流動模擬可獲得型腔內(nèi)的溫度、壓力、速度及鎖模力等信息，幫助工程技術(shù)人員合理地設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，優(yōu)選注射工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的成型缺陷并提出相應(yīng)的對策。1977年，捷克斯洛伐克金屬加工工業(yè)研究所研制成功AKT沖模CAD系統(tǒng)。目前國外的模具CAE技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，完全走向?qū)嵱没A段，并取得了顯著效果。 模具CAD/CAM/CAE技術(shù)發(fā)展的趨勢目前隨著全球創(chuàng)新技術(shù)能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境的普及針對高質(zhì)量產(chǎn)品及高生產(chǎn)效率的市場要求最大限度地提高模具制造業(yè)的應(yīng)變能力滿足用戶需求模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的發(fā)展總體上朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、開放性、虛擬化、專業(yè)化和智能化方向發(fā)展[3]?，F(xiàn)已在國外模具工業(yè)中有成功的應(yīng)用，如美國的FoundryService公司采用VM技術(shù)對整個(gè)工藝生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果優(yōu)化設(shè)備參數(shù)后成功地完成了生產(chǎn)系統(tǒng)的改造，節(jié)約了大量資金。（2）利用Moldflow注塑模具分析軟件，針對手機(jī)外殼塑料模具進(jìn)行填充、保壓、冷卻、變形等流變分析，并進(jìn)行工藝參數(shù)、澆口位置、冷卻系統(tǒng)等方面的設(shè)計(jì)。此三元分別為：丙烯腈、丁二烯及苯乙烯。新建項(xiàng)目后導(dǎo)入CAD模型。圖23 網(wǎng)格初始劃分表21 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)參數(shù)Moldflow 支持四種網(wǎng)格形式，即Midplane、Fusion、Solid（3D）和Beam，分別是中性面網(wǎng)格、雙面流網(wǎng)格、實(shí)體網(wǎng)格和一維單元。第1章 修改較大單元縱橫比縱橫比是一個(gè)很重要的因素，它影響到分析的精度。(3)自由邊的修改 自由邊是指一個(gè)單元所擁有的邊，即它不被其它單元所共有。流動分析對縱橫比的敏感度最低，而冷卻分析和翹曲分析對縱橫比的敏感度是比較高的。圖27 修改前 圖28修改后 交換邊是對相同公共邊的兩個(gè)單元，撤銷公共邊，以另一對角邊為公其邊重新生產(chǎn)單元。對于未定向單元網(wǎng)格，也是通過網(wǎng)格診斷工具先找到他們所在的位置。內(nèi)澆口的總截面積、橫澆口的總截面積和直澆口的總截面積是澆注系統(tǒng)的重要參數(shù)。手機(jī)外殼所采用的材料為Lanxess公司的ABS 材料，牌號為Lustran ABS Elite HH 1827。 圖31 最佳澆口位置查看分析日志可知推薦澆口位置在節(jié)點(diǎn)2099 附近，結(jié)果顯示中，藍(lán)色的區(qū)域是最佳的澆口位置區(qū)域，澆口設(shè)在該區(qū)域可以保證注塑過程的熔體流動的平衡性。如圖32所示。經(jīng)診斷，兩種方案的連通性均無問題。冷卻澆注系統(tǒng)的冷卻一般采用不對稱的形式，常采用的結(jié)構(gòu)形式有兩種，一是型腔冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常常采用環(huán)形冷卻水槽的形式，這種結(jié)構(gòu)有很好的密封性。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方式有關(guān)。提高型腔內(nèi)熔體溫度的方法很多，提高模壁溫度、注射熔體溫度及調(diào)整流道的尺寸(提高摩擦熱)等都可以達(dá)到目的[9]。對產(chǎn)品表面質(zhì)量有較大影響。各種不同的澆注系統(tǒng)可能引起的翹曲也會有很大的區(qū)別，另外加大冷卻也可以降低翹曲的程度，在這一小節(jié)中我們主要從在相同冷卻條件下分析2種方案的翹曲情況，以找到最佳的澆注系統(tǒng)。注塑工藝是一個(gè)復(fù)雜的過程，影響塑件的工藝參數(shù)很多，為了減少試驗(yàn)次數(shù)，同時(shí)獲得足夠的參數(shù)，模擬試驗(yàn)采用正交試驗(yàn)法，通過分析試驗(yàn)結(jié)果，提出最優(yōu)的注塑工藝條件[10]。 1）注塑溫度(熔體溫度)—T1 塑件采用的ABS材料，其牌號為Lustran ABS Elite HH 1827在Moldflow的材質(zhì)庫中提供了所選取材料的注塑溫度范圍：T1=220 ℃~280 ℃，推薦值是260 ℃，在這個(gè)推薦值區(qū)間，取3個(gè)值，選取T1=250 ℃，260 ℃，270 ℃。數(shù)值模擬與正交試驗(yàn)方法結(jié)合的注塑工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)施方案。如下表（正交實(shí)驗(yàn)表42）。通過方差分析，表明： (1) 影響翹曲的最重要的因子是保壓壓力和注射溫度，注塑時(shí)間、模具溫度和保壓時(shí)間影響性不大。過低或過高的熔體溫度時(shí)翹曲量比較大。因此，熔體溫度對翹曲變形的影響是這些因素的綜合結(jié)果[11]。圖47保壓時(shí)間變化時(shí)翹曲量的變化趨勢保壓時(shí)間增加，澆口凍結(jié)溫度低，補(bǔ)縮作用強(qiáng)，有利于更多的熔體流入型腔以彌補(bǔ)因冷卻收縮而產(chǎn)生的空隙，平板更加密實(shí)，使收縮率減少，從而減少翹曲變形。對于薄殼件而言，由于壓力將更明顯，這種情況更嚴(yán)重。在型腔結(jié)構(gòu)一定和其它條件相同的情況下，減少注塑時(shí)間相當(dāng)于提高注射速率，注射速率越高，熔體在型腔中流動越快。確定了最佳工藝參數(shù)為注射溫度270 ℃、模具溫度80 ℃、 s、保壓時(shí)間12 s、保壓壓力保壓開始階段的壓力為130 MPa壓力、冷卻時(shí)間15 s。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我意識到自己大學(xué)四年以來所學(xué)的知識有著多么重要的作用。在大多數(shù)情況下，精加工操作是沒有必要的。MPX是一種用來優(yōu)化注塑機(jī)的工藝窗口監(jiān)控而自動建立的先進(jìn)控制方案。過程控制的目的是保證優(yōu)化的工藝條件和工藝優(yōu)化的確定，從而降低廢品率，提高質(zhì)量，更有效的利用機(jī)器時(shí)間。使用安裝向?qū)?，需要運(yùn)營商提供注塑參數(shù)或參數(shù)的初始信息，根據(jù)選項(xiàng)選擇安裝向?qū)?，然后?jì)算一個(gè)初始速度和基于此信息作的壓力分布。當(dāng)意外發(fā)生時(shí)，他們可以在公差帶邊界的工藝窗口的已知剖面設(shè)置點(diǎn)來修改邊界。MPX過程優(yōu)化使用此信息來調(diào)整所產(chǎn)生的配置文件設(shè)置的MPX過程，使配置文件位于程序窗口最強(qiáng)大的位置。控制圖是工藝工程師想要知道部分質(zhì)量變化的原因的一種便利工具。一腔的注射模與凸輪引腳用于成型零件的生產(chǎn)