【正文】 .................................... 35 分析計(jì)算 ................................................ 35 第四章 基于 MPI 分析報(bào)告的產(chǎn)品方案選擇 ......................... 37 流動(dòng)填充分析比較 ........................................ 37 三點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)的模擬流動(dòng)分析 ................... 37 氣穴的比較 ............................................... 38 熔接痕的比較 ............................................ 39 制件翹曲的比較 .......................................... 40 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 IV 頁 澆注系統(tǒng)方案的初步選擇 .................................. 41 冷卻系統(tǒng)的修改 .......................................... 42 產(chǎn)品成型方案的最終確定 .................................. 43 第 五章 基于正交試驗(yàn)工藝參數(shù)優(yōu)化分析 ........................... 44 正交實(shí)驗(yàn)方法簡介 ........................................ 44 數(shù)值模擬與正交試驗(yàn)方法結(jié)合的多工藝參數(shù)優(yōu)化 ............. 47 基于正交試驗(yàn)多工藝參數(shù)優(yōu)化 ........................ 47 基于 MPI的產(chǎn)品工藝參數(shù)的單個(gè)因素?cái)?shù)據(jù)分析 .............. 51 結(jié) 論 ............................................................ 59 致 謝 ............................................................ 60 參考文獻(xiàn) .......................................................... 61 附 錄 ............................................................ 62 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 1 頁 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是《基于注塑模具 CAE技術(shù)的熱流道關(guān)鍵技術(shù)研究》。 長期以來，我國的注射模設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和直覺，通過反復(fù)試模、修模修正設(shè)計(jì)方案，缺乏科學(xué)依據(jù)，具有較大的盲目性，不僅使模具的生產(chǎn)周期長、成本高，而且質(zhì)量也難以保證。隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，傳統(tǒng)的注射模生產(chǎn)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對塑料制品產(chǎn)量、質(zhì)量和更新?lián)Q代速度的需求。注射模 CAE技術(shù)的出現(xiàn)，使人們的這一愿望能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí) 。利用注射模 CAE 技術(shù)可存樟具制造之前，在計(jì)算機(jī)上對模具設(shè)計(jì) 方案進(jìn)行分析和模擬來代替實(shí)際的試模，預(yù)測設(shè)計(jì)中潛在的缺陷，突破了傳統(tǒng)的在注塑機(jī)上反復(fù)試模、修模的束縛，為設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 第一章 緒論 本次課題的意義 通過模具分析技術(shù)即模具 CAE技術(shù)從理論上分析并對注塑成型過程進(jìn)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(guān)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(yīng)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(shè)計(jì)所要模擬分析的是某電器公司的一款零件（其產(chǎn)品圖見圖 ），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(gè)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(shè)計(jì)原理，可以評價(jià)和優(yōu)化組合整個(gè)過程，可以在模具制造之前對塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 Moldflow Plastic Insight(MPI)是一個(gè)提供深入制 件和模具設(shè)計(jì)分析的軟件包，它提供強(qiáng)大的分析功能、可視化功能和項(xiàng)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(shè)計(jì)及加工參數(shù)設(shè)置進(jìn)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(shí)現(xiàn)了最廣泛的幾何模型集成。無論您設(shè)計(jì)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(shí)， MPI 可以自動(dòng)生成中型面網(wǎng)格并準(zhǔn)確計(jì)算單元厚度，進(jìn)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(shí)甚至幾天的建模工作縮短為幾分鐘，無需進(jìn)行中型面網(wǎng)格的生成和修改。對于厚壁實(shí)體 Moldflow 的 MPI/Flow3D 和MPI/Cool3D 模塊采用全三維的自適應(yīng)網(wǎng)格進(jìn)行全三維分析。 (3) 分析功能簡介 注塑流動(dòng)模擬 MPI 的流動(dòng)分析模擬了塑料熔體在整個(gè)注塑過程中的流動(dòng)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(jìn)行冷卻系統(tǒng)造型：包括流道、模具外形、鑲塊等，并進(jìn)行冷卻分析?？梢允褂镁€性和非線性方法來精南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 確預(yù)測翹曲的變形量，并指出引起翹曲的主因。 MPI 應(yīng)力分析功能可以分析塑件的在外力狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)性 能，它提供一個(gè)線性分析方法在概念設(shè)計(jì)階段，快速預(yù)測制件是否符合設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要求。纖維取向分析塑料的纖維取向?qū)ψ⑺苤萍臋C(jī)械和結(jié)構(gòu)性能有著重大影響， MPI 先進(jìn)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(gè)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(dòng)，然后模擬氣體在型腔內(nèi)的穿透情況。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 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(jī)噴嘴出來后 ,到達(dá)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(shè)計(jì)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(guān)鍵。 (1)主流道 從注射機(jī)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(fù)責(zé)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(fù)責(zé)將熔體的流向進(jìn)行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，在多模腔中還起著將熔體向各個(gè)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(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)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(shí)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(dāng)調(diào)整。 (4)冷料穴 冷料穴一般開設(shè)在主流道末端，當(dāng)分流道較長時(shí)，其末端也可設(shè)冷料穴。如果需要防止模腔內(nèi)不同流向的熔體匯合時(shí)因冷料頭而影響熔接痕的強(qiáng)度，亦可將冷料穴就近開設(shè)在熔體匯合之處的模腔外，并與模腔連通。 (2)流程應(yīng)盡量短在滿足成型和排氣要求的前提下系統(tǒng)長度應(yīng)盡量短，各段應(yīng)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(shí)間。 (4)修整應(yīng)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(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮如何減輕澆口附近的殘余應(yīng)力集中現(xiàn)象，以防止因應(yīng)力過大而導(dǎo)致制品發(fā)生變形和翹曲。但是應(yīng)當(dāng)指出，采用多點(diǎn)澆口成型制品時(shí)，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(diǎn)澆口時(shí)特別要注意此問題。另外，有些塑料還會(huì)因?yàn)闈部谠O(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)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(jìn)入模腔會(huì)導(dǎo)致制品產(chǎn)生冷疤或冷斑。 除了上述原則外，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)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(jī)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(diǎn)是成型容易，缺點(diǎn)是澆口去除不方便，且易留下澆口痕跡。優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)是壓力損失大，易留下明顯的澆口痕跡。優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)各種類型南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁 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(diǎn)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(yīng)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(shè)計(jì)原則，做出如下幾種澆注系統(tǒng)方案： (1)一點(diǎn)進(jìn)澆 澆注系統(tǒng)（圖 21） 圖 21 一點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) (2)雙點(diǎn)進(jìn)澆 澆注系統(tǒng)（圖 22a、 b） a） 左部中間進(jìn)澆右部上邊緣進(jìn)澆 b） 右部與左部都是上邊緣進(jìn)澆 圖 22 雙點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 (3)三點(diǎn)進(jìn)澆澆注 系統(tǒng)（圖 23a、 b、 c、 d） a）左部中間進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部下邊緣進(jìn)澆 b）左部中間進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部 中間 進(jìn)澆 c) 左部中間進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部上邊緣進(jìn)澆 d)左部上邊緣進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部上邊緣進(jìn)澆 圖 23 三點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) (4)四 點(diǎn) 進(jìn)澆澆注系統(tǒng) （圖 24） 圖 24 四點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 (5)五 四點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)澆口。澆口沿進(jìn)料方向逐漸減 大 ，塑料通過長約 2mm的澆口臺(tái)階進(jìn)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?yàn)榉至鞯罃嗝嫘螤顟?yīng)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(dòng)和填充，減小流動(dòng)阻力。其中最重要的 有兩個(gè) 技 術(shù) 因素。 1．塑料 溫 度的控制 在 熱流 道模具 應(yīng) 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(yīng)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(yīng)變 能力。澆口要同時(shí)打開使塑料同步填充各型腔。 否則就會(huì)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(jìn)行最佳流道設(shè)計(jì)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 用 熱流 道模具制造 的零件最小的在 克以下。 應(yīng) 用極 為廣泛靈 活。 熱流道模具的缺點(diǎn) 盡 管與冷流道模具相比， 熱流 道模具 有許 多 顯著 的優(yōu) 點(diǎn) ，但模具用 戶亦 需要了解 熱流 道模具的缺 點(diǎn) 。 模具成本上升 熱流道組 件價(jià)格比 較貴，熱流 道模具成本可能 會(huì) 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(jià)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(yán)格， 否 則 模具在生 產(chǎn)過 程中 會(huì) 出 現(xiàn) 很多 嚴(yán) 重 問題 。 操作 維 修復(fù) 雜 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 與冷流道模具相比， 熱流 道模具操作 維 修復(fù) 雜 。 對 于 熱流 道模具的新用 戶 ，需要 較長時(shí)間來積 累使用 經(jīng)驗(yàn) 。為保證制品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率，模具溫度必須適當(dāng)、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(jìn)的熱量；輸出熱量的方式是自然散熱和向外熱傳導(dǎo)，其中 95%的熱量是靠傳熱介質(zhì)帶走。為此，必須設(shè)置模具的熱交換系統(tǒng)，對模具進(jìn)行加熱和冷卻，以控制模