【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)置冷卻系統(tǒng)。初步設(shè)計(jì)為2條冷卻水路，管道直徑為10mm,水路分別位于塑件的上下位置，具體形式如圖24所示。圖24 冷卻水道 排氣方式塑料熔體在充填模具型腔的同時(shí)，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的的空氣及成型過(guò)程中產(chǎn)生的氣體排出模外。設(shè)計(jì)模具時(shí)必須考慮型腔的排氣問(wèn)題。由于制件為小型零件，一模兩腔，所以利用分型面、推桿、型芯的配合間隙排氣即可。不必單獨(dú)考慮排氣方式。 模架結(jié)構(gòu)方案根據(jù)塑件的要求、塑料的成型特點(diǎn)以及型腔的布局。初選的模架為：A2540型標(biāo)準(zhǔn)模架。表23 A2540505070GB/T125552006 代號(hào)WLAB2540250400300481504050C70253525251520110130194200380348254344220M3M428034425204M124M82M64M4第3章 注射成型分析 模型導(dǎo)入首先用Pro/E軟件對(duì)塑件進(jìn)行三維建模，然后將其保存為STL格式的文檔，然后將STL文件導(dǎo)入Autodesk Moldflow CAD Doctor 中進(jìn)行模型分析前處理，縫合實(shí)體的自由邊，移除制件的微小圓角、臺(tái)階等。通過(guò)在Autodesk Moldflow CAD Doctor 中對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換之后，在Autodesk Moldflow Insight 中新建工程，將模型導(dǎo)入到工程項(xiàng)目中。對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖31所示，網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖32所示： 圖31 網(wǎng)格劃分結(jié)果 圖32網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果從網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息可以看到網(wǎng)格存在缺陷，縱橫比太大，存在相交單元，完全重疊單元；沒(méi)有自由邊、多重邊單元、配向不正確的單元，并且連同區(qū)域?yàn)?；%，此網(wǎng)格質(zhì)量比較高。采用網(wǎng)格工具對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行修復(fù)結(jié)果如圖33所示：圖33修復(fù)后的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果從圖可以看出，經(jīng)過(guò)網(wǎng)格修復(fù)后，匹配百分比與相互百分比都有所提高，而且修復(fù)了相交單元和完全重疊單元，并改善了縱橫比。 成型窗口分析利用成型窗口的分析結(jié)果可以確定能夠生產(chǎn)合格產(chǎn)品的成型工藝條件范圍。如果位于這個(gè)范圍中，則可以產(chǎn)生出質(zhì)量較好的塑件[1]。通過(guò)成型窗口分析的最終結(jié)果如圖34所示：圖34 最佳成型工藝參數(shù)因此推薦的模具溫度：℃；℃；推薦注射時(shí)間：。 充填分析Moldflow 2012 中的充填分析可以對(duì)塑料熔體從開(kāi)始進(jìn)入型腔直至充滿型腔的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行模擬。根據(jù)模擬結(jié)果，可以得到塑料熔體在型腔中德充填行為報(bào)告，獲得最佳澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要用于查看塑件的充填行為是否合理，充填知否平衡，能否完成對(duì)塑件的完全充填等[1]。 澆注系統(tǒng)的建立建立一模兩腔的模型如圖35所示，網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖36所示。 圖35一模兩腔流道布置結(jié)果 圖36網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果 分析計(jì)算對(duì)模型進(jìn)行充填分析，充填結(jié)果摘要見(jiàn)表31。表31 充填結(jié)果摘要時(shí)間（s）體積（%）壓力（Mpa）鎖模力（tone）流動(dòng)速率(cm^3/s)狀態(tài)VVVVVVVVVVVVVV續(xù)表31VVVVVVVVVVVVV/PP已充填 說(shuō)明：V=速度控制 P=壓力控制 V/P=速度/壓力切換 充填分析結(jié)果⑴充填時(shí)間圖37為充填時(shí)間分析結(jié)果。，時(shí)間較短。并且從充填結(jié)果圖中可以看出，兩個(gè)型腔的充填是同時(shí)完成的，較為合理。圖37 充填時(shí)間（2）速度/壓力切換時(shí)的壓力通過(guò)壓力圖觀察力的大小和分布。注射保壓切換應(yīng)在注射完成95%～99%之間。如果小于95%，可能導(dǎo)致保壓不足，出現(xiàn)縮印、缺料等缺陷。結(jié)果如圖38所示，在每個(gè)型腔的一個(gè)側(cè)孔處存在微小的灰色區(qū)域，表示在速度/壓力切換時(shí)，該區(qū)域仍未充填完全，與充填分析的結(jié)果一致，基本符合要求。圖38 速度/壓力切換時(shí)的壓力（3）流動(dòng)前沿溫度合理的溫度分布應(yīng)該是大致相同的，即模型的溫度差不能太大，一般允許值為20℃。圖39所示為該模型充填分析的流動(dòng)前沿溫度結(jié)果。從圖可以看到模型的溫差在1℃以內(nèi)，在可以接受的范圍內(nèi)，符合要求。圖39 流動(dòng)前沿溫度結(jié)果（4）塑件的總體溫度溫差的存在會(huì)引起塑件的收縮和翹曲，因此希望塑件中的熔體總體溫度均勻一致。如果溫度分布范圍窄，表明結(jié)果好。分析結(jié)果如圖310，從圖可以看出，℃，℃，材料推薦熔體溫度為200℃～280℃。符合溫度范圍。圖310 塑件的總體溫度（5）注射位置處壓力：XY圖注射位置處壓力變化曲線可以用于查看注射時(shí)需要多大的注射壓力。如圖311所示，當(dāng)聚合物熔體被注入型腔后，壓力持續(xù)增高。圖311 注射位置處壓力：XY圖（6） 剪切速率，體積由圖312可以看出，最高剪切速率約為107100（1/s),比材料的最大剪切速率高，需要對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行修改。圖312 剪切速率，體積(7)壁上剪切應(yīng)力,。出現(xiàn)在澆口位置，因此需對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行修改。圖313壁上剪切應(yīng)力（8）充填末端壓力充填結(jié)束時(shí)的壓力屬于單組數(shù)據(jù)，該壓力圖是觀察塑件的壓力分布是否平衡的有效工具。由圖321可以看出，充填壓力平衡。圖314充填末端壓力（9）壓力壓力分布圖如圖315所示，可以看出，在充填過(guò)程中，塑件壓力變化均勻，符合要求。圖315壓力（10）鎖模力曲線鎖模力對(duì)充模是否平衡、保壓壓力等非常敏感。由圖316可以看出，小于注射機(jī)最大鎖模力。符合要求。圖316鎖模力曲線（11）氣穴由圖317可以看出，制件有多處氣穴，應(yīng)進(jìn)行修改以減少氣穴的產(chǎn)生。圖317 氣穴（12）熔接線從圖318可以看出，在塑件表面有少量熔接線，而且都不是明顯的，基本上是可以接受的。圖318 熔接線 優(yōu)化填充方案根據(jù)以上分析結(jié)果可知，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：。需要重新設(shè)計(jì)注射機(jī)參數(shù)。，需對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行修改，增大澆口尺寸。，因此，需要減少塑件厚度。 保壓分析在Moldflow 2012 軟件中，保壓分析的目的是為了獲得最佳的保壓階段設(shè)置，從而盡可能地降低由保壓引起的塑件收縮、翹曲等質(zhì)量缺陷。保壓分析階段分為壓實(shí)階段和倒流階段[1]。 分析計(jì)算保壓分析階段信息如表32所示。表32 保壓分析階段信息 說(shuō)明：P=壓力控制時(shí)間（s)保壓（%）壓力（MPa）鎖模力（tonne)狀態(tài)PPPPPPPPPP壓力已釋放PP續(xù)表32PPPPPP 結(jié)果分析（1） 注射位置處壓力從圖319可以看出，在速度/壓力切換點(diǎn)前，在速度/壓力切換點(diǎn)，然后一直維持到10s后降為0。與預(yù)設(shè)的保壓曲線相似。圖319注射位置處壓力（2） 頂出時(shí)的體積收縮率一般情況下，頂出時(shí)塑件的體積收縮率應(yīng)分布均勻，且控制在3%以內(nèi)。從圖320可以看出，%～%之間，且分布不太均勻，所以沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的要求。圖320 頂出時(shí)的體積收縮率（3）凍結(jié)層因子從圖321可以看出，,，剩余的時(shí)間分流道和主流道開(kāi)始凍結(jié)。圖321凍結(jié)層因子（4）鎖模力曲線圖322所示為該模型的鎖模力曲線圖。,遠(yuǎn)小于注射機(jī)的最大鎖模力。圖322鎖模力曲線（5）壓力,小于注射機(jī)的最大注射壓力。圖323 壓力 優(yōu)化保壓方案根據(jù)以上分析結(jié)果進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)整，調(diào)整保壓曲線。 冷卻分析Autodesk Moldflow 軟件中，冷卻分析用來(lái)模擬塑料熔體在模具內(nèi)的熱量傳遞情況，根據(jù)分析結(jié)果判斷塑件冷卻效果的優(yōu)劣，然后對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，縮短塑件的成型周期，提高生產(chǎn)效率，提高塑件成型的質(zhì)量[1]。 分析計(jì)算冷卻過(guò)程信息見(jiàn)表33所示。表33 冷卻過(guò)程信息外部迭代周期時(shí)間（秒）平均溫度迭代平均溫度偏差溫度差迭代溫度差偏差回路溫度殘余1110114018017014012010021102002303150300310460400400續(xù)表33540500500640600600 冷卻分析結(jié)果（1）回路冷卻液溫度一般情況下，回路冷卻液溫度的升高不應(yīng)超過(guò)3℃，如圖324所示，℃，符合要求。圖324 回路冷卻液溫度（2） 回路流動(dòng)速率管道流動(dòng)速率一般均勻不變。從圖325可以看出，回路流動(dòng)速率一致，符合要求。圖325回路流動(dòng)速率（3）回路液雷諾數(shù)回路液雷諾數(shù)表征冷卻回路的冷卻液雷諾數(shù)。理想雷諾數(shù)是達(dá)到10000。與流動(dòng)速率一樣，回路雷諾數(shù)應(yīng)趨于穩(wěn)定一致。從分析結(jié)果圖326可以看出，分析過(guò)程中回路雷諾數(shù)保持穩(wěn)定值10000，符合要求。圖326回路雷諾數(shù)（4）回路管壁溫度回路管壁溫度的溫差應(yīng)在5℃以內(nèi)。從圖327可以看出，℃，℃，溫差在5℃以內(nèi)，符合要求。圖327 回路管壁溫度（5）達(dá)到頂出溫度的塑件時(shí)間從圖328可以看到，在塑件大孔處，塑件的冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)在這些部位加強(qiáng)冷卻。圖328達(dá)到頂出溫度的塑件時(shí)間（6）塑件最高溫度在此工程設(shè)置中，設(shè)置頂出溫度為93℃。從圖329可以看到，℃，高于塑件頂出時(shí)的溫度，因此，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行修改。圖329塑件最高溫度（7）塑件平均溫度從圖330可以看到，塑件平均溫度較高的地方可能塑件壁有點(diǎn)厚或者冷卻不好，因此，需對(duì)塑件或者澆注系統(tǒng)進(jìn)行修改。圖330 塑件平均溫度（8）塑件最高溫度位置圖331顯示的是塑件表面最高溫度的位置。從圖可以看出塑件溫度最高的位置在側(cè)孔處，并且塑件溫度分布不均勻，因此，需對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行修改。圖331 塑件最高溫度位置（9）塑件溫度塑件溫度顯示了在循環(huán)周期塑件單元的平均溫度。塑件每個(gè)模型面上的溫度變化應(yīng)該在10℃以內(nèi)，塑件頂面溫度不能大于入口溫度10℃～20℃。從圖332可以看出，℃，℃，塑件溫差在20℃以上，每個(gè)面的溫差也不均勻，需對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行修整。圖332 塑件溫度（10）流道平均溫度從圖333可以看出，在主流道末端，℃，℃，溫差稍大，因此需對(duì)主流道進(jìn)行優(yōu)化。圖333流道平均溫度 優(yōu)化冷卻方案通過(guò)對(duì)以上冷卻計(jì)算結(jié)果分析，初次設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)存在較大的缺陷，需對(duì)局部加強(qiáng)冷卻，塑件某些部位達(dá)到頂出時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)導(dǎo)致翹曲等缺陷，水道分布不均勻。流道溫度分布不均勻，因此需要改變分流道的尺寸。 翹曲分析隨著對(duì)塑料制品的外觀質(zhì)量和使用性能要求的提高，翹曲變形程度也作為評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。通過(guò)翹曲分析可以模擬塑件成型過(guò)程，對(duì)翹曲變形進(jìn)行預(yù)測(cè)，確定改進(jìn)方案和措施[1]。 翹曲分析結(jié)果（1） 綜合因素引起的變形圖334所示為所有因素塑件總變形量的分布情況。，變形主要集中在有側(cè)孔的填充末端。圖334 總變形量所有因素X方向的變形結(jié)果如圖335所示，發(fā)生在充填末端的一方。圖335 X方向變形量所有因素Y方向的變形結(jié)果如圖336所示，發(fā)生在澆口和塑件邊緣位置。圖336Y方向變形量所有因素Z方向的變形結(jié)果如圖337所示，發(fā)生在有側(cè)孔的充填末端處。圖337 Z方向總變形量（2）冷卻不均引起的變形冷卻不均引起的總的變形結(jié)果如圖338所示，,發(fā)生在有側(cè)孔端的邊緣。說(shuō)明由于冷卻不均引起的變形量很小，因此可以說(shuō)冷卻效果可以接受。圖338冷