【文章內(nèi)容簡介】 直主導(dǎo)著 CAE 軟件市場。 Moldflow 以市場占有率 87％及連續(xù)五年 17％的增長率成為全球主流分析軟件。公司有遍布全球 60 個國家超過 8000 家用戶 ,在世界各地都有Moldflow 的研發(fā)單位及分公司。 Moldflow 擁有自己的材料測試檢驗工廠，為分析軟件提供多達(dá) 8000余種材料選擇，極大提高分析準(zhǔn)確度。從設(shè)計到加工 Moldflow 提供全套解決方案，讓用戶輕松擁有高品質(zhì)產(chǎn)品，是企業(yè)面向世界的必經(jīng)之路。Moldflow 的產(chǎn)品用于優(yōu)化制件和模具設(shè)計的整個過程 , 提供了一個整體解決方案。 Moldflow 軟硬件技術(shù)為制件設(shè)計、模具設(shè)計、注塑生產(chǎn)等整個過程提供了非常有價值的信息和建議。 Moldflow 系列產(chǎn)品主要包括： MPA： Moldflow Plastic Advisers(快速 試模分析 ) MPI： Moldflow Plastic Insight(高級成型分析 ) 垃圾桶底座塑件的有限元模型的建立 Moldflow 作為成功的注塑產(chǎn)品成型仿真及分析軟件，采用的基本思想也是工程領(lǐng)域中最為常見的有限元方法。 簡單說來，有限元方法就是利用假想的線或面將連續(xù)介質(zhì)的內(nèi)部和邊界分割成有限大小的，有限數(shù)目的，離散的單元來研究。這樣，就把原來一個連續(xù)的整體簡化成有限個單元的體系，從而得到真實結(jié)構(gòu)的近視模型，最終的數(shù)值計算就是在這個離散化的模型上進(jìn)行的。 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 9 有限元網(wǎng)格劃分 將 三維數(shù)據(jù)導(dǎo)入到 Moldflow 中，由于本制件尺寸為 424 290 65mm，網(wǎng)格的單位格不能太大或太小，因為網(wǎng)格太大則模擬不夠準(zhǔn)確，網(wǎng)格太小則計算機(jī)模擬時間非常長甚至模擬不成功。這里劃分網(wǎng)格的 Global edge lenth 選 10mm，劃分后很好的保證了模擬的精度，并且使電腦計算量不大。劃分網(wǎng)格后，經(jīng)過網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計后，一般網(wǎng)格都會出現(xiàn)各種問題，尤其是大型制件。 大型制件網(wǎng)格的好壞直接影響模擬的精度，不好的網(wǎng)格甚至模擬錯誤或模擬不成功 。網(wǎng)格經(jīng)修復(fù)后，網(wǎng)格示意圖如下： 圖 有限元網(wǎng)格 模型 其中網(wǎng)格的三角形（ Surface triangles）數(shù)量為 26538，節(jié)點（ Nodes）數(shù)量為 13577，自由邊與非重疊邊全部為零，網(wǎng)格匹配率為 %，三角形最大縱橫比為 ，最小縱橫比為 ，滿足流動分析、翹曲分析及冷卻分析對網(wǎng)格的要求。 塑料制件的選材 材料選擇 Borealis 公司的 PP，產(chǎn)品代號為 HJ320P，產(chǎn)品無其他添加劑。其固體密度 g/cm3,熔體密度 g/cm3,彈性模量 1340Mpa，泊松比 ，剪切模量 。最大剪 切應(yīng)力： ,最大剪切速率分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 10 24000S1。 本材料推薦的加工工藝為： 模具表面溫度： 50℃ ,溫度范圍 20℃ 80℃。 熔體溫度 : 230℃，溫度范圍 200℃ 280℃。 聚丙烯不同溫度下黏度與剪切速率的關(guān)系圖 圖 不同溫度下黏度與剪切速率的關(guān)系圖 Moldflow 的流動填充分析 對于塑料注射成型來說，最重要的是控制塑料在模具中的流動方式。制品的許多缺陷，如氣穴、熔接痕、短射乃至制品的變形、冷卻時間等，都與樹脂在模具中的流動方式有關(guān)。 MPI/Flow 通過對熔體在模具中的流動行為進(jìn)行 模擬，可以預(yù)測和顯示熔體流動前沿的推進(jìn)方式、填充過程中的壓力和溫度變化、氣穴和熔接痕的位置等，幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行預(yù)測，找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進(jìn)，提高一次試模的成功率。 （ 1）填充和保壓轉(zhuǎn)換分析 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 11 圖 填充時間 如圖所示：填充時間為 秒，等高線的在各塊區(qū)域間距都相等，說明料流前鋒的前進(jìn)速度有階段性的一致，填充基本平衡。而且當(dāng)填充平衡時，產(chǎn)品末端的填充時刻一致，都在 2s 左右。 具體填充過程如下： 表 填充過程 Filling phase: Status: V = Velocity control P = Pressure control V/P= Velocity/pressure switchover || | Time | Volume| Pressure | Clamp force|Flow rate|Status | | (s) | (%) | (MPa) | (tonne) |(cm^3/s) | | || | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 12 | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V | | | | | | | V/P | | | | | | | P | | | | | | | P | | | | | | |Filled | || 從這個填充過程來看，在 t= 秒之前，隨著時間的增加，垃圾桶底座制件體積逐漸的增加，注塑壓力，鎖模力及熔體流動速率也逐漸增大，當(dāng)t= 秒時，制件體積達(dá)到 %，這時注塑壓力，鎖模力及熔體流動速率達(dá)到最大，隨著時間繼續(xù)增加，制件體積從 %逐漸增大到 100%,但注塑壓力，鎖模力及熔體流動速率已經(jīng)在慢慢減小了。所以稱 V/P 狀態(tài)為填充率保壓切換點。 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 13 第三章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計和排 溢系統(tǒng)的計 澆 注系統(tǒng) 的選定 澆注系統(tǒng)是 引導(dǎo)塑料熔體從注射機(jī)噴嘴到模具型腔的進(jìn)料通道，它具有傳質(zhì)﹑傳壓﹑和傳熱的功能，對制品質(zhì)量影響很大 。它的設(shè)計合理與否，直接影響著模具的整體結(jié)構(gòu)及其工藝操作的難易。 傳統(tǒng)的冷流道模具，熔融的塑料原料在被注入型腔前就已在流道中降溫，致使其粘度增高，流動性降低，導(dǎo)致注塑壓力較大，增大了產(chǎn)品的內(nèi)應(yīng)力，從而出現(xiàn)產(chǎn)品變形、表面性能和力學(xué)性能降低等方面的問題。而熱流道模具具有改善產(chǎn)品質(zhì)量 、 節(jié)省塑料原材料能 、節(jié)約能源、 提高生產(chǎn)效率等優(yōu)點。并且隨著科技的不斷進(jìn)步，熱流道模具將越來越廣泛地應(yīng)用在塑料模具行業(yè)當(dāng)中。因此我們采用熱流道模具。 流道的設(shè)計與定位圈的設(shè)計 主流道設(shè)計 主流道通常位于模具中心塑料熔體的入口處，它將注射機(jī)噴嘴注射出的熔體導(dǎo)入分流道或型腔中。此模具為一模一件，且主流道直接開在塑件幾何中心，但由于它兩邊對稱，我們另開分流道。主流道的形狀為圓錐形，以便于熔體的流動和流道的清理。 主流道設(shè)計要點如下： 1） 主流道通常設(shè)計成圓錐形，其錐角 2～ 4 度，對流動性較差的塑料可取 3～ 6 度，以便于凝料從主流道中拔出。內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)在 m 以下，拋光時沿軸向進(jìn)行。在這里我們采用 2度。 2） 為防止主流道與噴嘴處溢料，主流道對接處緊密對接，主流道對接處應(yīng)制成半球形凹坑，其半徑 R2=R1+（ 1～ 2） mm，其小端分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 14 直徑 d1=d2+（ ～ 1） mm。凹坑深取 h=3～ 5mm。根據(jù)我們所選注射機(jī)的型號我們?nèi)?R2=20 ㎜， d1= ㎜， h=3 ㎜。 3） 為減小料流轉(zhuǎn)向過渡時的阻力，主流道大端呈圓角過渡，其圓角半徑 r=1～ 3mm。 4） 在保證塑料良好成型的前提下，主流道 L 應(yīng)盡量短，否則將增多流 道凝料，且增加壓力損失，使塑件降溫過多而影響注射成型。通常主流道長度由模板厚度確定，一般取 L≤ 60mm。 其結(jié)構(gòu)見下圖，具體尺寸見零件圖 定位環(huán)的設(shè)計 圖 31 定位圈根據(jù)所選注射機(jī)確定出大端外徑 D=150mm，且安裝后大端要高出定模端面 H=5～ 10mm，這里 H=7mm，起定位作用。 熱流道澆注系統(tǒng)的設(shè)計 澆口位置的確定 澆口位置需根據(jù)塑件的幾何形狀﹑結(jié)構(gòu)特征﹑技術(shù)和質(zhì)量要求及塑件的流動性能等因素綜合加以考慮。根據(jù)這個塑件本身的結(jié)構(gòu)特點，將其定在塑件兩邊中心 的位置上。 熱流道尺寸計算 熔體在高溫時的比熔較固體時高，而且隨熔體的溫度而變化。澆道內(nèi)的靜壓力因塑料品種而異，此值可用斯賓塞方程計算。 即：（ P1+P2）（ Vω） =R’ T 因此 ω??? 2139。PTRV P 分類垃圾桶底座熱流道注射模成型工藝及設(shè)計 15 式中 P1———— 熔體在澆道中所首的外部壓力，取 P1=121 Mpa； P2—— 熔體的內(nèi)壓，查表得 P2= MPa； V—— 熔體在澆到中的比容 cm3/g； ω —— 熔體在絕對溫度為零度時的比容，查表得ω =； R’ —— 修正的氣體常數(shù)，查表得 R’ = Mpa cm3/(gk)； T—— 熔體的絕對溫度 220+273=493K； 將以上各參數(shù)代入上式得： gcm / 4930 . 2 2 9V 3＝?? ?? 取注射時間為 3S,塑料制件質(zhì)量 W 為 415 = 其容積流率 為 scmt WVQ / 1 93 7 37 6 3＝???? 主流道容積流率 scm / 1 9 3??主 分流道容積流率和澆口容積流率