【正文】 具制造之前，在計算機上對模具設計方案進行分析和模擬來代替實際的試模，預測設計中潛在的缺陷，突破了傳統(tǒng)的在注塑機上反復試模、修模的束縛，為設計人員修改設計提供科學的依據(jù)。 第一章 緒論 本次課題的意義通過模具分析技術即模具CAE技術從理論上分析并對注塑成型過程進行數(shù)值模擬，得到各種分析結(jié)果，掌握塑料的使用性能和用途，完成與模具相關資料的外文翻譯。掌握Moldflow等新軟件使用和模具加工的新工藝。應用正交軟件確定最佳的成型條件。 本次課題的具體內(nèi)容本次畢業(yè)設計所要模擬分析的是某電器公司的一款零件（），通過Moldflow軟件分析多種澆注系統(tǒng)，通過對分析模擬結(jié)果的反饋從中選定出最佳的澆注系統(tǒng)。Moldflow軟件可以模擬整個住宿過程這一過程對注塑成型產(chǎn)品的影響，其軟件工具中融合了一整套設計原理，可以評價和優(yōu)化組合整個過程，可以在模具制造之前對塑料產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)和質(zhì)量進行優(yōu)化。Moldflow Plastic Insight(MPI)是一個提供深入制件和模具設計分析的軟件包，它提供強大的分析功能、可視化功能和項目管理工具。MPI使用戶可以對制件的幾何形狀、材料的選擇、模具設計及加工參數(shù)設置進行優(yōu)化以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。 (2) CAE模型的獲取MPI提供了CAE行業(yè)最優(yōu)秀的CAD集成方案，Moldflow實現(xiàn)了最廣泛的幾何模型集成。無論您設計的幾何體是什么形式，MPI都提供了易于使用的、穩(wěn)定的、集成的環(huán)境來處理您的模型。在用戶采用線框和表面造型文件時，MPI可以自動生成中型面網(wǎng)格并準確計算單元厚度，進行精確的分析。使他們致力于CAE分析和優(yōu)化。這將原來需要幾小時甚至幾天的建模工作縮短為幾分鐘，無需進行中型面網(wǎng)格的生成和修改。對于厚壁實體Moldflow的MPI/Flow3D和MPI/Cool3D模塊采用全三維的自適應網(wǎng)格進行全三維分析。(3) 分析功能簡介注塑流動模擬MPI的流動分析模擬了塑料熔體在整個注塑過程中的流動情況，確保用戶獲得高質(zhì)量的制件。冷卻模擬注塑和保壓過程得到了優(yōu)化后，可以進行冷卻系統(tǒng)造型：包括流道、模具外形、鑲塊等，并進行冷卻分析?？梢允褂镁€性和非線性方法來精確預測翹曲的變形量，并指出引起翹曲的主因。MPI應力分析功能可以分析塑件的在外力狀態(tài)下的結(jié)構性能，它提供一個線性分析方法在概念設計階段，快速預測制件是否符合設計的結(jié)構要求。纖維取向分析塑料的纖維取向?qū)ψ⑺苤萍臋C械和結(jié)構性能有著重大影響，MPI先進的可視化工具使客戶可以清晰的看到纖維取向在制件的各個部位的分布，從而獲得制件的剛度信息。它的分析結(jié)果可以作為MPX的輸入?yún)?shù)使試?？旖莞咝?。它首先模擬聚合物在模具中的流動，然后模擬氣體在型腔內(nèi)的穿透情況。第二章 分析方案的確定 多種澆注系統(tǒng)方案的確定在方案的選擇前先說明一下澆注系統(tǒng)的組成和作用： 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴出來后,到達型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道,其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)地引入模具型腔,并在熔體填充和固化定型的過程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品各部分，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制品。澆注系統(tǒng)的設計對注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關鍵。(1)主流道 從注射機噴嘴與模具接觸處起到分流道為止的一段料流通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，負責將塑料熔體從噴嘴引入模具。(2)分流道 主流道末端與澆口之間的料流通道，是塑料熔體由主流道流入模腔的過渡段，負責將熔體的流向進行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，在多模腔中還起著將熔體向各個模腔分配的作用。(3)澆口 分流道與模腔之間長度非常短、截面又很狹窄的一段料流通道，澆口的設計與位置的選擇恰當與否直接影響到塑件能否被完好高質(zhì)量地注射成型，其主要作用如下。 2) 因其長度短、截面狹窄，所以澆口內(nèi)可容納的塑料熔體體積很小，故很容易冷卻固化（俗稱澆口凍結(jié)），從而有助于防止保壓力不足或保壓時間過短而引起的倒流現(xiàn)象。 4) 澆口的長度和截面尺寸一般均可在試模過程中適當調(diào)整。(4)冷料穴 冷料穴一般開設在主流道末端，當分流道較長時，其末端也可設冷料穴。如果需要防止模腔內(nèi)不同流向的熔體匯合時因冷料頭而影響熔接痕的強度，亦可將冷料穴就近開設在熔體匯合之處的模腔外，并與模腔連通。 (2)流程應盡量短在滿足成型和排氣要求的前提下系統(tǒng)長度應盡量短，各段應盡量平直，以使塑料熔體在模具中的流程盡量短而且不發(fā)生彎曲，從而可減小注射壓力和熔體的熱量損失，并縮短熔體充模時間。 (4)修整應盡量方便修整指制品成型后對其外觀所做的各種修整工作，其中包括去除制品上的澆注系統(tǒng)凝料。 (5)防止制品變形和翹曲設計澆注系統(tǒng)時，應考慮如何減輕澆口附近的殘余應力集中現(xiàn)象，以防止因應力過大而導致制品發(fā)生變形和翹曲。但是應當指出，采用多點澆口成型制品時，由于各澆口附近收縮與其它部位不等，也非常容易引起制品整體翹曲變形，尤其對于大型薄壁制品，使用多點澆口時特別要注意此問題。另外，有些塑料還會因為澆口設計不當而導致澆口表壁與熔體之間產(chǎn)生較大摩擦，從而引起塑料褪色。如果冷料穴失效，使前鋒冷料進入模腔會導致制品產(chǎn)生冷疤或冷斑。 除了上述原則外，設計澆注系統(tǒng)時還應注意模腔的數(shù)量與布置、制品的外觀和性能、制品形狀與尺寸等問題對系統(tǒng)的制約，以及注射機上模具固定板對側(cè)澆口位置的要求（防止?jié)部谂c固定板偏心）。其優(yōu)點是成型容易，缺點是澆口去除不方便，且易留下澆口痕跡。優(yōu)點是澆口與成品分離容易，由于澆口截面積小可防止塑料逆流，方便改良模具；缺點是壓力損失大，易留下明顯的澆口痕跡。優(yōu)點是適應各種類型的零件，澆口的位置選擇自由，且澆口去除方便，澆口痕跡不顯著；缺點是壓力損失大，成型周期長廢料較多。(5)扇形澆口，多用于成品比較平直，面積較大，或材料透明的產(chǎn)品。(6)凸片式澆口，用于表面不允許有流紋或碰射紋的透明成品。(7)勾形澆口，應用于外觀面不允許有任何的澆口痕跡的成品 具體方案的確定基于以上澆注系統(tǒng)的組成作用及設計原則，做出如下幾種澆注系統(tǒng)方案：(1)一點進澆澆注系統(tǒng)（圖21）圖21 一點進澆澆注系統(tǒng)(2)雙點進澆澆注系統(tǒng)（圖22a、b）a）左部中間進澆右部上邊緣進澆 b）右部與左部都是上邊緣進澆圖22 雙點進澆澆注系統(tǒng) (3)三點進澆澆注系統(tǒng)（圖23a、b、c、d）a）左部中間進澆中部中間進澆右部下邊緣進澆b）左部中間進澆中部中間進澆右部中間進澆c) 左部中間進澆中部中間進澆右部上邊緣進澆d)左部上邊緣進澆中部中間進澆右部上邊緣進澆圖23 三點進澆澆注系統(tǒng) (4)四點進澆澆注系統(tǒng)（圖24）圖24 四點進澆澆注系統(tǒng)(5)五四點進澆澆注系統(tǒng)（圖25）圖25 五澆口澆注系統(tǒng)以上五種澆注系統(tǒng)均采用了熱流道澆口，熱流道澆口為點澆口。澆口沿進料方向逐漸減大，塑料通過長約2mm的澆口臺階進入型腔。故比較適合本產(chǎn)品的成型要求。以上五種澆注系統(tǒng)的分流道均采用圓形截面是因為分流道斷面形狀應盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小，以減小熱量損失和壓力損失。分流道與澆口通常采用斜面和圓弧連接，這樣有利于塑料流動和填充，減小流動阻力。其中最重要的有兩個技術因素。 1．塑料溫度的控制 在熱流道模具應用中塑料溫度的控制極為重要。問題直接來源于熱流道系統(tǒng)溫度控制的不好。如果可能應盡量選擇具備多區(qū)域分別控溫的熱流道系統(tǒng)，以增加使用的靈活性及應變能力。澆口要同時打開使塑料同步填充各型腔。 否則就會出現(xiàn)有的零件充模保壓不夠，有的零件卻充模保壓過度，飛邊過大質(zhì)量差等問題。尺寸太小充模壓力損失過大。世界上已經(jīng)有專門幫助用戶進行最佳流道設計的CAE軟件如MOLDCAE。如PP，PE，PS，ABS，PBT，PA，PSU，PC，POM，LCP，PVC，PET，PMMA，PEI，ABS/PC等。 2．零件尺寸與重量 。應用極為廣泛靈活。 熱流道模具的缺點 盡管與冷流道模具相比，熱流道模具有許多顯著的優(yōu)點，但模具用戶亦需要了解熱流道模具的缺點。 模具成本上升 熱流道組件價格比較貴，熱流道模具成本可能會大幅度增高。對許多發(fā)展中國家的模具用戶，熱流道系統(tǒng)價格貴是影響熱流道模具廣泛使用的主要問題之一。熱流道系統(tǒng)與模具的集成與配合要求極為嚴格，否則模具在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)很多嚴重問題。 操作維修復雜 與冷流道模具相比，熱流道模具操作維修復雜。對于熱流道模具的新用戶，需要較長時間來積累使用經(jīng)驗。為保證制品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率，模具溫度必須適當、穩(wěn)定、均勻。輸入熱量的方式是加熱裝置的加熱和塑料熔體帶進的熱量；輸出熱量的方式是自然散熱和向外熱傳導，其中95%的熱量是靠傳熱介質(zhì)帶走。為此，必須設置模具的熱交換系統(tǒng)，對模具進行加熱和冷卻，以控制模具溫度。通常所采用的冷卻或加熱介質(zhì)有水、熱油和蒸汽。水又分為常溫水、溫水和冷水三種，常溫水是指不經(jīng)加熱或冷卻處理的自然水流，溫水是指經(jīng)過一定程度加熱的水流，冷水則是指經(jīng)冷卻處理后的水道。確定冷卻或加熱的原則是：(1)對于黏度低、流動性好的塑料，因為成型工藝要求的模具溫度不太高，通?？捎贸厮蚶渌M行冷卻，并通過調(diào)節(jié)水的流量大小控制木匠溫度。(2)對于黏度高、流動性差的塑料，為改善充模性能，成型工藝常要求模具具有較高的溫度，需要對模具采取加熱措施。但是，如果需要改善充模流動性，或是為了解決某些成型質(zhì)量方面的問題，也可以采取加熱措施。(5)對于熱固性塑料，模溫要求在150~220℃，必須對模具采取加熱措施。為此，可對模具采用局部加熱或局部冷卻的方法，以改善制品溫度的分布情況。(8)對于工作溫度高于室溫的大型模具，可在模內(nèi)設置加熱裝置，以保證在生產(chǎn)之前預熱模具。(10)小型薄壁制品，且成型工藝要求模溫不太高時，可不設置冷卻裝置。 冷卻水道開設原則(1)水空邊離型腔的距離，一般保持在15~25㎜以上。(2)水孔通過鑲塊時，應考慮鑲套管等密封問題。(4)水道接頭（冷卻水嘴）的位置盡可能放置在不影響操作的一側(cè)。(6)冷卻水道布置形式（串聯(lián)、并聯(lián)如圖227所示）第14頁串聯(lián)優(yōu)點流速均勻 排熱均勻 缺點 壓降高并聯(lián)優(yōu)點適用于入子四周低壓下可達高速缺點各分支流速不一樣 冷卻效果不佳 易產(chǎn)生污垢 圖26 串聯(lián) 圖27 并聯(lián)一般有串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式，串聯(lián)水道中間有堵塞時能及時發(fā)現(xiàn)，但流長，流動阻力大，且溫度不易均勻。 具體方案的確定本課題采用的是ABS這個材料。它無毒、無味，易燃燒、無自熄性，～。(2)力學、化學性能：ABS具有良好的綜合力學性能。(3)熱性能：ABS的熱穩(wěn)定性差，熱變形溫度為93℃，脆化溫度為27℃，使用的溫度范圍40℃～100℃，而且ABS得耐候性也差，紫外線作用下容易氧化降解，從而會導致制件變硬變脆。ABS塑料具有一定的吸濕性，%～%，成型時會在制品上產(chǎn)生斑痕，氣泡等缺陷，因此，在注射成型之前要進行干燥處理。表21 ABS塑料的工藝參數(shù)工藝參數(shù)塑料名稱ABS注射機螺桿式溫度料筒溫度后/℃中/℃前/℃180200210230200210噴嘴溫度/℃180190模具溫度/℃5070壓力注射壓力/MPa7090時間注射時間/S35保壓時間/S1530冷卻時間/S1530總周期/S4070螺桿轉(zhuǎn)速（R/MIN）30收縮率（%）后處理方法紅外線燈，鼓風烘干溫度/℃70時間/h24備注通用級由于本課題的零件屬于薄壁零件，所以在靠近模具的地方可以使用順序連接的水道來提高水道的冷卻效果，所以我在本次畢業(yè)設計中共設計了一種方案來冷卻零件。這水道在后面的章節(jié)中有詳細的介紹。如下圖：單點進澆的氣穴，熔接痕圖：雙點進澆方案1的氣穴，熔接痕圖：雙點進澆方案2的氣穴，熔接痕圖：三點進澆方案的氣血，熔接痕圖：四點進澆方案的氣血，熔接痕圖：五點進澆方案的氣血，熔接痕圖：從5種不同的澆口分布圖的氣血與熔接痕的分析圖中可以看出，熔接痕與氣穴不能消除，從宏觀角度上看三澆口的澆口分布最佳。第三章 產(chǎn)品模型的導入打開Moldflow軟件（以下簡稱MPI）,雙擊MPI圖標（如圖31所示），打開模擬軟件。這樣名為“”的項目就建立完成了。 圖33 新建項目視圖 圖34 創(chuàng)建新的項目 圖35 填好后的創(chuàng)建新的項目 圖36 新建的項目視窗在項目窗口出現(xiàn)新建的項目，如圖36。產(chǎn)品模型被導入后分析任務窗口中列出了默認的分析任務和初始設置。（未劃分網(wǎng)格之前）如圖310。首先在方案任務視窗中雙擊Create Mesh（創(chuàng)建網(wǎng)格）的圖標，如圖311所示。左下角出現(xiàn)劃分網(wǎng)格的進度條：（如圖314所示） 圖311 創(chuàng)建網(wǎng)格視窗 圖313 按高級的生成網(wǎng)格對話框圖312 生成網(wǎng)格對話框圖314 生成Fusion網(wǎng)格的進度條圖316 網(wǎng)格單元數(shù)的統(tǒng)計完成后出現(xiàn)劃分好的圖形（如圖315所示）。點擊網(wǎng)格下的網(wǎng)格統(tǒng)計。很明顯默認的平均邊長不滿足我們的需要。通過試驗多種平均邊長（，%；網(wǎng)格劃分2，％；，％；，％，零面積單元0；，匹配率90％，零面積單元1；，％，零面積單元1；，％）。圖319 Fusion網(wǎng)格圖標圖320 修改生成網(wǎng)格對話框如圖320，選中全部重新劃分。圖321 初始網(wǎng)格劃分此時，任務窗口中有關網(wǎng)格的圖標顯示：網(wǎng)格自動劃分完成，網(wǎng)格類型為Fusion，在Layers(層)管理窗口中出現(xiàn)了兩個新的層：New Triangles和New Nodes，這