【正文】 ...................................................................... 45 熔體溫度查看分析結(jié)果 ...................................................................... 45 模具溫度查看結(jié)果和分析比較 .......................................................... 47 流動(dòng)模塊參數(shù)優(yōu)化選擇 ................................................................................ 49 注射速率優(yōu)化選擇 .............................................................................. 50 保壓壓力優(yōu)化選擇 .............................................................................. 52 其它注塑工藝參數(shù)的確定 ............................................................................ 55 本章小結(jié) ........................................................................................................ 55 第 6 章 模具其它系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................................................ 56 成型零件設(shè)計(jì) ................................................................................................ 56 分型抽芯機(jī) 構(gòu) ................................................................................................ 57 本章小結(jié) ........................................................................................................ 59 第 7 章 結(jié)論與展望 .................................................................................................... 60 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 61 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄 .......................................................................... 65 致 謝 ............................................................................................................................ 66 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 課題背景 上世紀(jì) 80 年代，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)政策的支持引導(dǎo)下，我國(guó)模具工業(yè)迅速發(fā)展。今后我國(guó)轎車塑料模具行業(yè)的發(fā)展方向是：提高模具的標(biāo)準(zhǔn)化水平；提高精密、復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)水平；自主開發(fā)增強(qiáng)塑料、高性能樹脂等材料；提高快速測(cè)量技術(shù)和逆向工程技術(shù)；提高對(duì)模具 CAD/CAM/CAE 軟件的二次開發(fā)水平 [10]。 20 世紀(jì) 60 年代， Copper、 Ballman 和 Toor 最先用數(shù)值方法計(jì)算出了塑料熔體在模具型腔中的流動(dòng)過(guò)程，在此之后有許多研究人員對(duì)塑料熔體的一維流動(dòng)進(jìn)行了深入的研究 [15]。 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(shí) 注塑成型原理與工藝過(guò)程 注塑成型有柱塞式注塑機(jī)成型和螺桿式注塑機(jī)成型 [25]。設(shè)計(jì)模具時(shí)要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇合適的脫模方式，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。 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。 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。 (2) 優(yōu)化 模具設(shè)計(jì) Moldflow 軟件 在產(chǎn)品 設(shè)計(jì) 前進(jìn)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(jì)周期 ， 提 高了 設(shè)計(jì)效率 ， 降低了設(shè)計(jì)成本。非牛頓流體在流動(dòng)時(shí)粘度隨剪切速率增大而變小，這種現(xiàn)象稱為“剪切稀化 ”。 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]。從上面的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)可以看出網(wǎng)格不理想。 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%。 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]。 圖 316 方案一 充填時(shí)間 從充填時(shí)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(lái)的產(chǎn)品就會(huì)缺邊 ；這種缺陷因?yàn)樽詈蟪涮畹淖畋^(qū)域離澆口位置 D點(diǎn)很遠(yuǎn)而產(chǎn)生。 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(shí)間、流動(dòng)前沿處溫度、頂出時(shí)的體積收縮率等方面對(duì)這兩種澆口位置方案進(jìn)行全面考察。澆口位置方案四流動(dòng)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(chǎng)隨熔體前進(jìn)的降低， 后升高 是 由于剪切熱作用 。 澆口位置方案 三和方案四 如圖 320 所示 。 圖 315 澆口位置方案一 充填時(shí)間指塑料熔體從澆口處進(jìn)入模腔直到整個(gè)模腔充滿的一段時(shí)間 [43]?，F(xiàn)在人們對(duì) 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。 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 。 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(jì)：三角形單元數(shù)目 20898 個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目 10943 個(gè)，柱體單元數(shù)目 0 個(gè)，網(wǎng)格連通區(qū)域 7 個(gè)，網(wǎng)格體積為 ，網(wǎng)格面積為；自由邊數(shù)目 1203 個(gè)，共用邊數(shù)目 30744 個(gè)，交叉邊數(shù)目 1 個(gè)；配向不正確的單元數(shù)目 0 個(gè)；相交單元數(shù)目 317 個(gè)，完全重疊的單元數(shù)目 4 個(gè)，復(fù)制柱體單元數(shù)目 0 個(gè)；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 %。 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(jì) 本章首先對(duì)零件進(jìn)行有限元模型的建立，然后在 Moldflow 軟件 內(nèi) 進(jìn)行注塑成型過(guò)程模擬分析，結(jié)合分析的結(jié)果進(jìn)行澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 由于大分子的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和纏結(jié)，聚合物熔體的流動(dòng)行為遠(yuǎn)比低分子液體復(fù)雜。 Moldflow 軟件模擬理論基礎(chǔ) 注塑 CAE軟件 Moldflow 簡(jiǎn)介 [29] Moldflow 軟件 在 模具 設(shè)計(jì) 前 對(duì)整個(gè)注塑成型過(guò)程進(jìn)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(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。 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。 (3) 熱敏 性塑件在溫度過(guò)高時(shí)分解產(chǎn)生氣體 ， 形成氣穴。 (5) 脫模階段 。 課題 主要工作： (1) 研究澆口位置的不同對(duì)注塑成型過(guò)程的影響，確定最佳澆口位置方案并據(jù)此設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)； (2) 研究冷卻方案的不同對(duì)注塑成型過(guò)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(shí)間等 對(duì)注塑成型過(guò)程的影響，并 進(jìn)行優(yōu)化 選擇 ； (4) 以分析結(jié)果為依據(jù) 設(shè)計(jì)出模具； 課題研究方案 課題 采用注塑 CAE 技術(shù)進(jìn)行注塑過(guò)程模擬分析，用 三維造型 軟件設(shè)計(jì)出模具。傳統(tǒng)的塑料模具設(shè)計(jì)要經(jīng)過(guò)多次試模修模才能生產(chǎn)出沒(méi)有缺陷的塑件，這樣就浪費(fèi)大量的人力物力。然而，我國(guó)轎車塑料模具行業(yè)還有很多不足之處。 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。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。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(kù)進(jìn)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。然后根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料特性設(shè)計(jì)出可能存在的冷卻方案，對(duì)這些方案進(jìn)行比較分析，確定出較優(yōu)的方案；對(duì)較優(yōu)方案進(jìn)行改進(jìn)分析，從而確定最佳冷卻系統(tǒng)。 功能結(jié)構(gòu) 零 件主要指發(fā)動(dòng)機(jī)部件及 其罩下燃油進(jìn)氣系統(tǒng)和電器系統(tǒng)，如燃料箱、發(fā)動(dòng)機(jī)部件 等 。如果采用這種傳統(tǒng)方法生產(chǎn)出沒(méi)有缺陷的優(yōu)質(zhì)門板內(nèi)飾件 勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開發(fā) 周期。目前國(guó)際上知名的 CAE 軟件有：美國(guó) 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(guó)和意大利 Pamp。 塑料熔體在注塑壓力下由噴嘴射入，流經(jīng)主流道、澆口進(jìn)入模腔，完成充填。工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)也會(huì)因引起充填不足，當(dāng)出現(xiàn)充填不足時(shí)應(yīng)通過(guò)調(diào)整注塑壓力、注塑時(shí)間、保壓壓力、保壓時(shí)間、熔體溫度 和 模具溫度來(lái)解決。 (1) 殘余應(yīng)力 產(chǎn)生的 龜裂 殘余應(yīng)力主要由充填過(guò)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(diǎn)分布澆口 的 方式 增大應(yīng)力釋放。 (4) 提高鎖模力。 (4) 翹曲分析 (Warp) 翹曲分析 模塊 可以 分析整個(gè)塑件的翹曲變形 情況 ，同時(shí) 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) 熔體粘度大，相對(duì)于粘性剪切力而言，慣性力和質(zhì)量力忽略 。 實(shí)體網(wǎng)格是由四節(jié)點(diǎn)的四面體單元組成，每一個(gè)四面體單元又是由四個(gè)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(jìn)行三維流動(dòng)仿真，不過(guò)該模型技術(shù)難點(diǎn)多，計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng) [36]。網(wǎng)格的修復(fù)方法有自動(dòng)修復(fù)和手動(dòng)修復(fù)。設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面綜合考慮 [38]： (1) 通過(guò)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(wú)氣泡、無(wú)縮孔、無(wú)凹陷的制件； (2) 制品的外形、尺寸 和對(duì)外觀的要求也影響著整個(gè)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(jī)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(guò)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(jī)械性能水平 和 表面質(zhì)量 等 [39]。四個(gè)預(yù)選節(jié)點(diǎn)分別如圖中標(biāo)識(shí)為 B、 C、 D、 E 點(diǎn)。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]。流動(dòng)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(guò)高，材料將會(huì)發(fā)生降解，溫度太低，將會(huì)發(fā)生滯留，出