【導(dǎo)讀】本文詳細(xì)闡述了電腦顯示器支撐架的模具設(shè)計(jì)過(guò)程。料材料性能進(jìn)行了分析。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都是采用Pro/e軟件進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置，的完成提供參照依據(jù)。使用Pro/e軟件設(shè)計(jì)成型零件和非標(biāo)準(zhǔn)零件，以及對(duì)。模具進(jìn)行分模、生成元件、裝配等，從而進(jìn)行全面的參數(shù)化設(shè)計(jì)。此外應(yīng)用Pro/e可快捷的將三維圖轉(zhuǎn)化為二維圖，針對(duì)塑件的特點(diǎn)，本模具設(shè)計(jì)了側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，也構(gòu)成了本。次模具設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。

　　

【正文】 圖 模架三維裝配圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 本章小結(jié) 本章運(yùn)用 Pro/e 對(duì)模架零件進(jìn)行三維造型，使設(shè)計(jì)結(jié)果更加直觀、形象，更加有利于后續(xù)的零件加工與裝配工作。 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，運(yùn)用了標(biāo)準(zhǔn)的模架結(jié)構(gòu) ， 這對(duì)縮短模具設(shè)計(jì)的周期起到了至關(guān)重要的作用。模具 CAD 技術(shù)的運(yùn)用，可以有效保證注射模設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性 ,提高設(shè)計(jì)效率。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 4 塑件成型過(guò)程中的計(jì)算機(jī)模擬 有限元分析方法的基本思想 將一個(gè)連續(xù)的求解域（連續(xù)體）離散化即分割成彼此用節(jié)點(diǎn)（離散點(diǎn)）互相聯(lián)系的有限個(gè)單元 。在單元體內(nèi)假設(shè)近似解的模式，用有限個(gè)節(jié)點(diǎn)的未知參數(shù)表征單元的特性，然后用適當(dāng)?shù)姆椒?，將各個(gè)單元的關(guān)系式組合成包含這些未知參數(shù)的代數(shù)方程，得出各節(jié)點(diǎn)的未知參數(shù)，再利用插值函數(shù)求出近似解。 有限元法是一種用有限的單元離散連續(xù)體，然后進(jìn)行求解的一種數(shù)值計(jì)算的近似方法。由于單元可以分割各種形狀和尺寸的連續(xù)體，所以，它能很好地適應(yīng)復(fù)雜的幾何形狀、材料特性和邊界條件。 由于已有成熟的大型軟件系統(tǒng)支持，有限元法已成為一種非常受歡迎的、應(yīng)用極為廣泛的計(jì)算方法。 (1) 有限元的基本求解步驟 1) 將連續(xù)體離散成有限個(gè)單元的組合體。 2) 利 用單元節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)量作為基本未知量，選擇一組插值函數(shù)，確定單元內(nèi)相應(yīng)的場(chǎng)量分布。 3) 建立單元內(nèi)節(jié)點(diǎn)的基本未知量與載荷間的平衡方程。 4) 將單元內(nèi)節(jié)點(diǎn)基本未知量的平衡方程集成，得出節(jié)點(diǎn)基本未知量的平衡方程組。 5) 求解代數(shù)方程組，得出以節(jié)點(diǎn)基本未知量。 在彈性力學(xué)問(wèn)題中，通常采用單元節(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量，求出節(jié)點(diǎn)位移后，再計(jì)算單元的應(yīng)力應(yīng)變，稱為位移型有限元法。若以節(jié)點(diǎn)力為未知參數(shù)，先求出節(jié)點(diǎn)處的節(jié)點(diǎn)力，后求位移與應(yīng)力的方法，稱為力型有山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 限元法。 有限元方法的特點(diǎn) 有限元法的原理清楚，概念準(zhǔn)確，使用者和學(xué)習(xí)者可以在不 同的水平上建立起對(duì)該方法的理解。有限元法可以用來(lái)求解工程中許多復(fù)雜的問(wèn)題，特別是采用其他數(shù)值計(jì)算方法（如有限元差分法）求解困難的問(wèn)題，如復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀問(wèn)題，復(fù)雜邊界條件問(wèn)題，非勻質(zhì)、非線性材料問(wèn)題，動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，黏彈性流體流動(dòng)問(wèn)題等。 有限元法采用矩陣形式表達(dá)，便于編制計(jì)算機(jī)程序，從而可以充分利用高性能計(jì)算機(jī)的計(jì)算優(yōu)勢(shì)。由于有限元法計(jì)算過(guò)程的規(guī)范化，國(guó)內(nèi)外有許多通用程序可以直接套用，非常方便。目前，有限元法在理論上和應(yīng)用上還在不斷發(fā)展，今后將更加完善，使用范圍也會(huì)更加廣泛。 Moldflow 正是成熟的注塑成型的有 限元工程分析軟件。 Moldflow2021 軟件介紹 軟件簡(jiǎn)介 塑料產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成型生產(chǎn)是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，它包括塑件設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具加工制造和模塑生產(chǎn)等幾個(gè)方面，它需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、模具設(shè)計(jì)師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來(lái)完成，它是一個(gè)設(shè)計(jì)、修改、再設(shè)計(jì)的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過(guò)程。 Moldflow 2021 是歐特克公司開(kāi)發(fā)的一款用于塑料產(chǎn)品、模具的設(shè)計(jì)與制造的行業(yè)軟件。 Moldflow 2021 為企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造的優(yōu)化提供了整體解決方案，幫助工程人員輕松的完成 整個(gè)流程中各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的優(yōu)化工作。 Moldflow 2021 軟件可以模擬整個(gè)注射過(guò)程以及這一過(guò)程對(duì)注射成型產(chǎn)品的影響。 Moldflow 2021 軟件工具中融合了一整套設(shè)計(jì)原理，可以評(píng)價(jià)山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 和優(yōu)化組合整個(gè)過(guò)程，可以在模具制造以前對(duì)塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。 在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造環(huán)節(jié)，提供了兩大模擬分析軟件： AMA (Moldflow塑件顧問(wèn) )和 AMI ( Moldflow 高級(jí)成型分析專家 )。 AMA 簡(jiǎn)便易用，能快速響應(yīng)設(shè)計(jì)者的分析變更，因此，主要針對(duì)注射產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師，項(xiàng)目工程師和模具設(shè)計(jì)工程師， 用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)早起快速驗(yàn)證產(chǎn)品的制造可行性， AMA 主要關(guān)注外觀質(zhì)量 （ 熔接痕、氣穴等）、材料選擇、結(jié)構(gòu)優(yōu)化（壁厚等）、澆口位置和流道（冷流道和熱流道）優(yōu)化等問(wèn)題。 AMI 用于注射成型的深入分析和優(yōu)化，是全球應(yīng)用最廣泛的模流分析軟件。企業(yè)通過(guò) AMI 這一有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造的公交，可將優(yōu)化設(shè)計(jì)貫穿于設(shè)計(jì)制造的全過(guò)程，徹底改變傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗(yàn)的“試錯(cuò)”的設(shè)計(jì)模式，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造盡在掌握之中。 Moldflow 2021 即為 AMI 系列軟件中功能最全、版本最新的軟件。 軟件功能 (1) 優(yōu)化塑件 運(yùn)用 Moldflow 2021 軟件，可以得到塑件的實(shí)際最小壁厚，優(yōu)化塑件結(jié)構(gòu)，降低材料成本，縮短生產(chǎn)周期，保證塑件能全部充滿。 (2) 優(yōu)化模具結(jié)構(gòu) 運(yùn)用 Moldflow 2021 軟件，可以得到最佳澆口的數(shù)量與位置，合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試模、修模，大大提高模具質(zhì)量，減少實(shí)際修模次數(shù)。 (3) 優(yōu)化注射工藝參數(shù) 運(yùn)用 Moldflow 2021 軟件，可以確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 模力、模具溫度、體溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間，以注射出最佳的塑件。 零件注塑成型分析 分析前處理 (1) 導(dǎo)入模型 Step1：?jiǎn)?dòng) Moldflow 2021 軟件，選擇菜單：“文件” → “新建工程”，新建工程項(xiàng)目“ shell”。 Step2：選擇菜單：“文件” → “導(dǎo)入”選擇導(dǎo)入薄殼件“ ”。 將模型設(shè)置為“雙層面”類型網(wǎng)格，模型如圖 所示 圖 模型圖 (2) 劃分網(wǎng)格及網(wǎng)格修復(fù) Step1：在任務(wù)視窗中雙擊“創(chuàng)建網(wǎng)格”按鈕，彈出“生成網(wǎng)格”對(duì)話框，采用系統(tǒng)默認(rèn)的網(wǎng)格屬性。 Step2：?jiǎn)螕? “立即劃分網(wǎng)格”按鈕，生成網(wǎng)格，如圖 所示。 Step3：網(wǎng)格劃分完畢，選擇菜單“網(wǎng)格”中的“網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)”命令，打開(kāi)網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì)窗口，如圖 （ a） 所示。網(wǎng)格缺陷診斷和修復(fù)。修復(fù)后的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息如圖 （ b）所示。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 40 圖 （ a） 圖 （ b） 澆口位置分析 (1) 分析前處理 1) 選擇分析類型 雙擊“任務(wù)視窗”中的“填充”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出“選擇分析序列”對(duì)話框，如圖 所示。 由于要進(jìn)行“澆口位置”分析，在“選擇分析序列”對(duì)話框中選擇“澆口位置”，單擊“確定”按鈕。 分析類型變?yōu)椤皾部谖恢谩薄? 圖 選擇分析序列對(duì)話框 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 2) 選擇材料 選擇的材料為“ GF20： UMG ABS Ltd?！盁崴苄运芰稀睂?duì)話框如圖 所示。 圖 “熱塑性塑料”對(duì)話框 3) 設(shè)置工藝參數(shù) 雙擊任 務(wù)視窗中的“工藝設(shè)置（默認(rèn)）”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出“工藝設(shè)置向?qū)?— 澆口位置設(shè)置”對(duì)話框，如圖 所示。 圖 工藝設(shè)置向?qū)?澆口位置設(shè)置 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 4） 分析處理 在完成了分析前處理之后，即可進(jìn)行分析計(jì)算，分析任務(wù)視窗如圖 所示，整個(gè)求解器的計(jì)算 過(guò)程基本由系統(tǒng)自動(dòng)完成。 雙擊任務(wù)視窗面板中的“開(kāi)始分析”按鈕，求解器開(kāi)始分析計(jì)算。通過(guò)分析計(jì)算的分析日志，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控分析的整個(gè)過(guò)程。 圖 分析任務(wù)視窗 (2) 澆口位置分析結(jié)果 如圖 所示為澆口 位置 結(jié)果，顯示了模型各位置處的澆口匹配性位置。其中用藍(lán)色位置表示澆口匹配性最好，表示是澆口位置。紅色位置表示澆口匹配性最差，表示是澆口位置，其他位置匹配性處于過(guò)渡區(qū)域 圖 澆口位置分析圖 流動(dòng)分析 (1) 初始填充分析方案 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 47 1) 創(chuàng)建 流道澆注系統(tǒng) Step1：設(shè)定塑件注射點(diǎn)位置。雙擊任務(wù)欄窗口中的 “設(shè)置注射位置”按鈕，在塑件網(wǎng)格模型上單擊要設(shè)置澆口的節(jié)點(diǎn)位置，設(shè)置注射點(diǎn)，如圖 所示。 Step2：選擇菜單：“建?！?→ “流道系統(tǒng)向?qū)А泵睿瑥棾鋈鐖D 所示的“流道系統(tǒng)向?qū)А睂?duì)話框。 圖 圖 Step3：勾選“使用 流道系統(tǒng)”復(fù)選框。單擊“澆口中心”按鈕，“頂部流道頂面 Z”右邊的文本框中輸入“ 30”。單擊“下一步”按鈕，設(shè)置“注入口”、“流道”、“豎直流道”等的參數(shù)，如圖 所示。然后點(diǎn)擊下一步，設(shè)置澆 口幾何參數(shù)如圖 所示。 圖 圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 48 經(jīng)過(guò)以上幾個(gè)步驟，澆注系統(tǒng)創(chuàng)建完畢，流道澆注系統(tǒng)以藍(lán) 色顯示。 2) 選擇分析類型 雙擊 任務(wù)視窗中的“充填”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出“選擇分析序列”對(duì)話框， 選擇充填 +保 壓。 3) 選擇材料 選擇的材料為“ GF20： UMG ABS Ltd”。 4) 設(shè)置注射位置 雙擊任務(wù)視窗中的“設(shè)置注射位置”按鈕，單擊主流道入口點(diǎn)，完成注射位置的設(shè)置，如圖 所示。 圖 5) 設(shè)置工藝參數(shù) 雙擊任務(wù)視窗中的“工 藝設(shè)置（默認(rèn)）”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出“工藝設(shè)置向?qū)?— 充填設(shè)置”對(duì)話框，如圖 所示。所有參數(shù)均采用默認(rèn)值，“模具表面溫度”為 40℃ ，“熔體溫度”為 230℃ 。單擊“確定”按鈕，完成充填工藝參數(shù)的設(shè)置。 圖 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 49 6) 進(jìn)行分析 雙擊任務(wù)視窗面板中的“開(kāi)始分析”按鈕，求解起開(kāi)始分析計(jì)算。 (2) 初始填充分析結(jié)果 1) 充填時(shí)間 如圖 所示為熔體充滿型腔時(shí)的結(jié)果顯示，其中紅色顯示區(qū)域?yàn)樗芗淖詈蟪涮钐?，從圖中可以看出充填時(shí)間為 。 選擇菜單：“結(jié)果” → “檢查結(jié)果”命令，單擊塑件模型上任意位置，可以顯示熔體充填 該位置的時(shí)間。由此可以判斷出熔體充填在四個(gè)方向上不是同時(shí)流到型腔末端的。 選擇菜單：“結(jié)果” → “繪圖屬性”命令，在“方法”選項(xiàng)卡中選擇“等值線”復(fù)選框，單擊“確定”按鈕，充填時(shí)間結(jié)果就會(huì)采用等值線的方式顯示，顯示結(jié)果如圖 所示。 圖 充填時(shí)間結(jié)果 圖 充值時(shí)間等值線顯示結(jié)果 2) V/P 切換時(shí)的壓力 如圖 V/P控制轉(zhuǎn)換時(shí)的壓力結(jié)果，圖 左邊的模型上部有一處明顯的灰色區(qū)域，表明在 V/P 切換時(shí)，該區(qū) 域仍未充填完全，與充填分析的結(jié)果相一致。 3) 流動(dòng)前沿溫度 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 50 如圖 所示為該模型充填分析時(shí)的流動(dòng)前沿溫度結(jié)果。從圖中可以看出，熔體的流動(dòng)前沿溫度 230℃ ，溫度差異不大，不需要模具上給予優(yōu)化。 圖 4) 體積溫度 如圖 所示為該模型的總體溫度結(jié)果。在圖中可以查看塑件在充填過(guò)程中溫度較高的區(qū)域。從該圖中可以看出，該模型的最高溫度為 ℃ 。 圖 體積溫度示意圖 5) 注射位置處壓力： XY 圖 如圖 所示為該模型的注射位置處壓力： XY 圖結(jié)果。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 51 圖 注射位置處壓力示意圖 6) 體積剪切速率 如圖 所示為該模型的剪切速率結(jié)果。從圖中可以看出，剪切速率為 0~，處于較高水平，其中最高的位于模型澆口位置。右擊任務(wù)視窗面板中的選擇的材料按鈕，在彈出的下拉菜單中選擇“細(xì)節(jié)”選項(xiàng)（圖）可查看具體細(xì)節(jié)。 圖 剪切速率結(jié)果 圖 選擇材料的清單 7) 氣穴 如圖 所示為該模型的氣穴結(jié)果。從圖 中可以看出，模型在填充結(jié)束時(shí)的氣穴主要分布位置。 8) 熔接痕 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 52 如圖 所示為該模型的熔接痕分布結(jié)果，從圖中可以看出，該模型的熔接痕主要出現(xiàn)的位置。 圖 氣穴位置示意圖 圖 氣穴位置分布示意圖 冷卻分析 (1) 冷卻分析方案 1) 選擇分析序列 雙擊任務(wù)視窗中的“充填”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出“選擇分析序列”的對(duì)話框。單擊“冷卻”，單擊“確定。 2) 創(chuàng)建冷卻系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng)的創(chuàng)建采用冷卻系統(tǒng)創(chuàng)建向?qū)ё詣?dòng)創(chuàng)建。結(jié)果如圖 所示 圖 創(chuàng)建完成的 冷卻系統(tǒng) 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 53 3) 開(kāi)始分析 雙擊任務(wù)視窗面板中的“開(kāi)始分析！”按鈕，求解器開(kāi)始分析計(jì)算。 通過(guò)分析計(jì)算的“分析日志”可以看到冷卻分析過(guò)程信息，包括：冷卻管道溫差、塑件溫度、推薦冷卻時(shí)間等。 (2) 冷卻分析結(jié)果 1) 回路冷卻介質(zhì)溫度 如圖 所示為回路冷卻介質(zhì)溫度的結(jié)果。從圖中可以看出冷卻液溫差為 ℃ 符合要求。 2) 回路流動(dòng)速率 如圖 所示為回路流動(dòng)速率結(jié)果。從圖中可以看出，回路流動(dòng)速率為 。 圖 回路冷卻介質(zhì)溫度結(jié)果 圖 回路流動(dòng)速率結(jié)果 3) 回路 液雷諾數(shù) 如