golf車型側(cè)面組件注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)

畢業(yè)論文專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化GOLF車型側(cè)面組件注塑工藝分析及模具設(shè)計(jì)THEMOLDFLOWANALYSEANDINJECTIONMOLDDESIGNOFGOLFCARSIDEPLASTICPARTS摘要注塑模具在社會(huì)生產(chǎn)和科技發(fā)展中不可小覷，對(duì)于機(jī)械專業(yè)畢業(yè)生來(lái)說(shuō)，能夠認(rèn)識(shí)并設(shè)計(jì)注塑模具對(duì)其今后的職業(yè)生涯起著很大的推動(dòng)作用。本文以GOLF車型側(cè)蓋的模具設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)分析為例，靈活運(yùn)用現(xiàn)代化制造領(lǐng)域先進(jìn)的CAD/CAE軟件，首先通過(guò)測(cè)繪得到塑件的結(jié)構(gòu)尺寸，并據(jù)此用UG進(jìn)行三維建模；然后將數(shù)字化的三維模型導(dǎo)入到模流分析軟件當(dāng)中做出最佳澆口分析，結(jié)合塑件的使用要求最終確立進(jìn)澆方式，并根據(jù)澆口類型在分析軟件中建立流道的模型；根據(jù)流道的模型確立模具的總體框架和開(kāi)合模過(guò)程，并在不斷地模流分析和模具設(shè)計(jì)與修改中得到模具的最佳方案。本文主要根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，詳細(xì)介紹了每一個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，需要達(dá)到的技術(shù)要求，以及作者根據(jù)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)具體情況選擇的參數(shù)，并對(duì)所做的軟件分析結(jié)果進(jìn)行了詮釋。關(guān)鍵詞注塑模；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；模流分析；CAD/CAEABSTRACTINJECTIONMOULDUSUALLYPLAYSQUITEADECISIVEROLEINMODERNSOCIALPRODUCTIONANDTHEDEVELOPMENTOFSCIENCETOTHEGRADUATESMAJORINGINMECHANICAL,AGOODKNOWLEDGEABOUTMOULDDESIGNWILLIMPETUSHISCAREERLIFETHISPAPERTAKESTHEINJECTIONMOULDDESIGNOFTHESIDECAPOFTHEGOLFCARASANEXAMPLE,WITHTHEFLEXIBLEUSEOFSOFTWARESOFBOTHCADANDCAEINTHEMODERNMANUFACTUREFIELD,IMAKEITINACCORDANCEWITHTHEORDERASFOLLOWSFIRSTLY,GETTHEMEASUREMENTANDSTRUCTUREOFTHEPLASTICPARTBYSURVEYINGANDDRAWINGANDCOMPLETETHREEDIMENSIONALMODELINGBYUGNX60ONTHEBASISOFITSECONDLY,LEADTHEDIGITALMODELINTOTHEMOLDFLOWANALYSISSOFTWARE,TOGETTHEBESTGATEANALYSISTHEANALYTICRESULTWITHTHEOPERATINGREQUIREMENTWILLFINALLYMAKESURETHEPOURINGMETHODESTABLISHTHECHANNELMODELBYTHEGATETYPETHEN,ESTABLISHTHEOVERALLFRAMEWORKOFINJECTIONMOULDBYCHANNELMODELFINALLY,GETTHEBESTSCHEMEBYTHERECYCLINGANALYSISANDMODIFICATIONPROCESSBASEDONTHEPROCESSOFDESIGNING,THEPAPERTELLSINDETAILSTHEKEYPOINTOFEACHPARTOFTHEDESIGN,THETECHNOLOGICALSTANDARDNEEDEDANDTHEAUTHORSOPTIONWHENFACEDONTHETASKATTHESAMETIME,IGIVETHEEXPLANATIONOFEACHANALYSISRESULTMADEBYSOFTWARESKEYWORDSINJECTIONMOULDSTRUCTUREDESIGNMOLDFLOWANALYSISCAD/CAE目錄第1章緒論111注塑模的發(fā)展趨勢(shì)112本課題的意義213畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和流程安排214任務(wù)流程圖3第2章設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作421塑件的測(cè)繪和三維建模422塑件的材料分析4221常見(jiàn)塑料制品的材料4122本塑件選取的材料及其工藝特性524注塑機(jī)的選擇8241注塑機(jī)的種類9242確定注塑機(jī)的大小9第3章塑件的工藝參數(shù)分析1131模流分析及其工作原理有限元法11311中面流技術(shù)11312雙面流技術(shù)12313實(shí)體流技術(shù)1232模流分析軟件MOLDFLOW及其旗艦產(chǎn)品MPI1333工藝參數(shù)分析過(guò)程13331導(dǎo)入產(chǎn)品模型13332網(wǎng)格的劃分、診斷與修復(fù)14第4章利用UGNX60及MOLDWIZARD進(jìn)行模具設(shè)計(jì)2841注塑模具設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備28411塑件的收縮率28412模具坐標(biāo)系2842模具分型設(shè)計(jì)28421分型面的確立2843模仁設(shè)計(jì)和型腔布局32431模仁設(shè)計(jì)32432型腔布局3344模架的選擇和設(shè)計(jì)33441UG標(biāo)準(zhǔn)模架系統(tǒng)3445澆注系統(tǒng)的構(gòu)建37451主流道設(shè)計(jì)37452分流道設(shè)計(jì)38453澆口的設(shè)計(jì)3946推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)41461推出機(jī)構(gòu)的確定4147冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4348導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)44第5章用MOLDFLOW校核模具的工藝參數(shù)是否達(dá)標(biāo)4751分析結(jié)果對(duì)比47511充填時(shí)間對(duì)比48512熔接痕對(duì)比49513流動(dòng)前沿溫度對(duì)比5052成形窗口校核51521可行性區(qū)域51522質(zhì)量52第6章結(jié)論53參考文獻(xiàn)54附錄一英文文獻(xiàn)56附錄二中文翻譯63致謝68第1章緒論11注塑模的發(fā)展趨勢(shì)在我們的生活中，塑料制品無(wú)處不在，比如碟子、臉盆、椅子、數(shù)字、電腦顯示器的外殼等。隨著我們經(jīng)濟(jì)的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應(yīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期，據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)同居，1995年我國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值為145億元，而2003年已達(dá)到450億元左右，你那均增粘14。領(lǐng)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)除臺(tái)灣、香港、澳門地區(qū)外，可以預(yù)見(jiàn)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展將對(duì)模具產(chǎn)業(yè)更為大量更為迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具，同時(shí)要求模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)周期達(dá)到全新的水平，我國(guó)模具制造業(yè)面臨著發(fā)展機(jī)遇，無(wú)疑也面臨著更大的挑戰(zhàn)。近十余年來(lái)，國(guó)內(nèi)外塑料成型加工行業(yè)都在改進(jìn)和提高塑料模具設(shè)計(jì)和制造方面的技術(shù)，并投入了大量的資金和研究力量。質(zhì)量成本和時(shí)間已成為現(xiàn)代工程科技和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質(zhì)量、低價(jià)格、短周期為目標(biāo)來(lái)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。模具行業(yè)必須在設(shè)計(jì)技術(shù)制造工藝和生產(chǎn)模式等方面加以調(diào)整以適應(yīng)這種要求。模具制造現(xiàn)代化正成為國(guó)內(nèi)外模具發(fā)展的一種趨勢(shì)，其發(fā)展趨勢(shì)可以歸納為以下幾個(gè)方面。一、模具加工技術(shù)的革新為提高模具的加工精度，縮短模具加工制造周期，模具行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用仿形加工，如電加工、數(shù)控加工等先進(jìn)技術(shù)，以及坐標(biāo)鏜、坐標(biāo)銑、坐標(biāo)磨和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等測(cè)量工具設(shè)備。二、各種模具新材料被廣泛應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)及制造過(guò)程中，模具材料的選用是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。材料選擇是否合理將直接影響加工成本、使用壽命及塑料制品的質(zhì)量?，F(xiàn)已開(kāi)發(fā)了許多良好的使用性能和加工性能的，熱處理加工變形小的新型模具鋼，如預(yù)硬鋼，新型淬火回火鋼、馬氏體時(shí)效鋼、這處硬化鋼和耐腐蝕鋼等。三、模具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化生產(chǎn)程度越來(lái)越高模具加工是典型的單件多種加工生產(chǎn)。模具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化以及將模具零件進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)縮短模具加工周期，降低模具生產(chǎn)成名本的重要方法。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，對(duì)模具標(biāo)準(zhǔn)間進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)后，降低模具成本50，個(gè)工業(yè)國(guó)家對(duì)模具標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化都非常重視，美國(guó)和日本的模具標(biāo)準(zhǔn)化程度已達(dá)70，專業(yè)化生產(chǎn)程度分別為90，70。四、CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用日趨普遍目前國(guó)內(nèi)外都正在廣泛的進(jìn)行塑料模具CAD/CAM（COMPUTERAIDEDDESIGN/COMPUTERAIDEDMANUFACTING,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造）技術(shù)研究，并且開(kāi)發(fā)的不少軟件系統(tǒng)已經(jīng)在擠出模和注塑成型中得到應(yīng)用。就注塑模技術(shù)而言，利用CAD可以在人的參與下，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成塑料制品的工藝分析、成型過(guò)程中的塑料流體的流動(dòng)性分析和熱分析以及有關(guān)塑料模的各種計(jì)算、設(shè)計(jì)和繪圖工作；利用CAM，計(jì)算機(jī)可以自動(dòng)控制機(jī)床完成模具零件的加工過(guò)程；如果CAD/CAM一體化，則整個(gè)注塑模的設(shè)計(jì)和加工制造工作都可以在人的參與下，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。注塑模CAD/CAM技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用比較普遍，市場(chǎng)上有商品化的軟件出售，國(guó)內(nèi)在這方面也進(jìn)行了不少研究開(kāi)發(fā)工作，取得了一些成果，但在該技術(shù)的應(yīng)用和推廣方面與國(guó)外相比還有一定差距，有待于進(jìn)一步改進(jìn)和完善1。12本課題的意義塑料制品在現(xiàn)代化社會(huì)當(dāng)中無(wú)論是日常生活還是可以發(fā)展都起到了舉足輕重的作用，其位置不可或缺。塑料制品的生產(chǎn)離不開(kāi)模具，而注塑模又是塑料模具當(dāng)中應(yīng)用較廣泛，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的一類，與現(xiàn)代生活息息相關(guān)，一個(gè)國(guó)家國(guó)民生活水平的高低，進(jìn)步的快慢，很大程度上取決于其制造水平。而模具作為制造領(lǐng)域的重要組成，時(shí)常限制了一個(gè)國(guó)家的制造業(yè)發(fā)展速度。本課題貼近生產(chǎn)實(shí)際，既能體現(xiàn)出本科生四年的學(xué)習(xí)成果，又能通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)生產(chǎn)，走向社會(huì)。具體來(lái)說(shuō)，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義主要存在于以下幾個(gè)方面5一、通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以讓同學(xué)們認(rèn)識(shí)到注塑模設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀，工藝過(guò)程。增加學(xué)生對(duì)注塑模的了解，促進(jìn)其對(duì)注塑模行業(yè)的鉆研和認(rèn)識(shí)，有利于社會(huì)的工業(yè)生產(chǎn)。二、可以通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓學(xué)生鞏固四年來(lái)所學(xué)的知識(shí)和展業(yè)既能，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、學(xué)術(shù)交流表達(dá)能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。三、通過(guò)本課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠檢驗(yàn)學(xué)生們的學(xué)術(shù)水平和專業(yè)知識(shí)的扎實(shí)程度，為社會(huì)選拔優(yōu)秀人才。13畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)和流程安排本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)任務(wù)為GOLF車型側(cè)蓋的測(cè)繪、注塑模具設(shè)計(jì)、說(shuō)明書的撰寫。為了得到合理的設(shè)計(jì)方案，本次設(shè)計(jì)引入了MOLDFLOW分析軟件對(duì)注塑工藝進(jìn)行分析，在設(shè)計(jì)和分析的過(guò)程中，常常遇到迂回的設(shè)計(jì)思路，有時(shí)對(duì)于同一個(gè)方向的選擇常常需要量多次論證。為了調(diào)和設(shè)計(jì)過(guò)程中的內(nèi)部矛盾，特將設(shè)計(jì)思路安排如下一、首先要對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪，得到課題要求的塑件的形狀和尺寸，并根據(jù)此的到其三維模型。二、通過(guò)塑件的用途，要求等，并借助MOLDFLOW分析軟件選定澆口方案為側(cè)面進(jìn)澆或者中央進(jìn)澆，以此為依據(jù)決定模具類型為三板式或者二板式。三、根據(jù)模具類型和澆口位置在MOLDFLOW軟件中進(jìn)行澆注系統(tǒng)的建模，得到初步的澆注方案。四、對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行工藝參數(shù)分析，若能滿足生產(chǎn)要求，則開(kāi)始通過(guò)UG對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行完善并創(chuàng)建模具的其他部分，最終完成模具設(shè)計(jì)，若不能滿足要求則對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行修改。五、成果的表達(dá)14任務(wù)流程圖為了清楚描述本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路，特繪制任務(wù)流程圖如下畢業(yè)設(shè)計(jì)流程圖第2章設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作21塑件的測(cè)繪和三維建模在完成塑件的模具設(shè)計(jì)和工藝參數(shù)分析之前，首先要確定塑件的三維幾何尺寸和形狀。利用50分度的游標(biāo)卡尺分別測(cè)出塑件上每個(gè)幾何特征的長(zhǎng)度、深度、壁厚、直徑等尺寸最終完成測(cè)繪。完成塑件的測(cè)繪。測(cè)量的時(shí)候要注意第一，多次測(cè)量取平均值，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行圓整（因?yàn)闇y(cè)量尺寸是設(shè)計(jì)尺寸加減制造誤差得到的）；第二，塑件上的有些特征并非設(shè)計(jì)得出的，而是制造過(guò)程中造成的，比如頂桿在塑件上留下的疤痕、因分型而造成的比較明顯的飛邊和毛刺、沒(méi)有切除干凈的交口痕跡等，測(cè)繪的時(shí)候要注意區(qū)分，不要將其創(chuàng)建在模型上。根據(jù)測(cè)繪結(jié)果，利用UGNX60三維建模，建模的時(shí)候，利用UG的草圖繪制將尺寸反映到二維圖紙上，再根據(jù)二維草圖進(jìn)行拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠等功能獲得相應(yīng)的體，最終利用布爾運(yùn)算、抽殼等工作，完成三維建模。建模的時(shí)候，要注意將工作坐標(biāo)Z方向設(shè)在模具的頂出方向上，將XOY平面設(shè)在住分型面上，以便于后續(xù)的模具設(shè)計(jì)工作進(jìn)行。創(chuàng)建的三維模型見(jiàn)下圖21A塑件內(nèi)表面B塑件外表面圖21塑件三維建模22塑件的材料分析221常見(jiàn)塑料制品的材料塑料為合成的高分子化合物，又可稱為高分子或巨分子MACROMOLECULES，也是一般所俗稱的塑料PLASTICS或樹(shù)脂RESIN，可以自由改變形體樣式。按照受熱之后的性能，塑料可區(qū)分為熱固性與熱塑性二類，前者無(wú)法重新塑造使用，后者可一再重復(fù)生產(chǎn)。按照分子結(jié)構(gòu)有兩種類型第一種是線型結(jié)構(gòu)；第二種是體型結(jié)構(gòu)。不同類別不同牌號(hào)的塑料其力學(xué)性能和物理學(xué)性能千差萬(wàn)別，跟注塑工藝的安排和注塑模具的設(shè)計(jì)聯(lián)系緊密，常見(jiàn)的塑料及其性能和主要用途如下APET聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂（聚酯）牌號(hào)1號(hào)性能具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在120溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，短期使用可耐150高溫，可耐70低溫，且高、低溫時(shí)對(duì)其機(jī)械性能影響很小。常用于礦泉水瓶、碳酸飲料瓶等BPVC聚氯乙烯牌號(hào)3號(hào)性能穩(wěn)定；不易被酸、堿腐蝕；對(duì)熱比較耐受。常用于常見(jiàn)雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等CPP聚丙烯牌號(hào)5號(hào)性能流動(dòng)性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔凹痕,變形。常用于微波爐餐盒DPC其它類牌號(hào)7號(hào)熔點(diǎn)和玻璃化溫度低，強(qiáng)度差，不能用作結(jié)構(gòu)材料常用于水壺、水杯、奶瓶。15122本塑件選取的材料及其工藝特性本塑件材料采用的是PC/ABS。PC/ABS是由聚碳酸酯POLYCARBONATE和聚丙烯精ABS合金而成的熱可塑性塑膠，結(jié)合了兩種材料的優(yōu)異特性，ABS材料的成型性和PC的機(jī)械性、沖擊強(qiáng)度和耐溫、抗紫外線UV等性質(zhì)。PC/ABS工程塑料即PCABS工程塑料合金，在化工業(yè)的中文名字叫塑料合金，之所以命名為PC/ABS，是因?yàn)檫@種材料既具有PC樹(shù)脂的優(yōu)良耐熱耐候性、尺寸穩(wěn)定性和耐沖擊性能，又具有ABS樹(shù)脂優(yōu)良的加工流動(dòng)性。所以應(yīng)用在薄壁及復(fù)雜形狀制品，能保持其優(yōu)異的性能，以及保持塑料與一種酯組成的材料的成型性。相對(duì)于其他塑膠材料，PC/ABS主要擁有以下優(yōu)點(diǎn)一、機(jī)械性能的卓越平衡二、低溫時(shí)也具備高沖擊強(qiáng)度三、室內(nèi)紫外線穩(wěn)定性四、較高的熱變形溫度（80125）五、耐燃性（UL945VB）六、色彩范圍廣泛七、易于注塑和擠塑，吹塑加工八、良好的電鍍性考慮到本塑件應(yīng)用于中高檔型轎車的室內(nèi)，為了適應(yīng)行車過(guò)程中溫度的變化以及暴曬、缺氧等多種情況，也為了是轎車內(nèi)飾變得更加富有美感，使轎車內(nèi)部空氣質(zhì)量得到改善，最終選定了綜合性能卓越，染色性、美觀性良好，低污染低毒的塑膠材料PC/ABS。其具體的注塑相關(guān)參數(shù)列表如下表21PCABS物性表圖22PCABS物料顆粒23型腔數(shù)目的確定模具型腔數(shù)目的確定和諸多因素相關(guān)，如塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、批量大小、模具制造難度、澆注方式、澆注平衡考量、模板尺寸、頂出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)等。各個(gè)需要考慮的因素之間是充滿矛盾的，因此需要綜合考慮，最終確定。確定型腔數(shù)目的各種因素及其函數(shù)關(guān)系具體如下1、根據(jù)注塑機(jī)的合模力（221PAFN1）式中F注塑機(jī)的額定合模力KNN型腔數(shù)目P塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力MPA熔體密度098258G/CM3比熱容1650J/KG密度固體密度11161G/CM模具表面溫度75粘度指數(shù)VI3000079熔體溫度265流變轉(zhuǎn)換溫度144泊松比04A1澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積CM2A2單個(gè)產(chǎn)品在分型面上的投影面積CM2通常情況下，澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積可近似等于產(chǎn)品在分型面上投影面積的0205倍，另外注射機(jī)的最大注射量利用系數(shù)為082、根據(jù)注塑機(jī)的最大注射量（22180VN2）式中V注塑機(jī)的最大注射量CM3/GV1澆注系統(tǒng)凝料量CM3/GV2單個(gè)產(chǎn)品的體積或質(zhì)量CM3/G通常情況下，澆注系統(tǒng)凝料量為產(chǎn)品體積的06倍3、根據(jù)制品的精度（23）2450LN式中產(chǎn)品的尺寸公差，對(duì)稱標(biāo)注MM單型腔模具加工時(shí)，可能達(dá)到的尺寸公差MML產(chǎn)品的基本尺寸MM根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每增加一個(gè)型腔，產(chǎn)品的尺寸精度降低44、根據(jù)經(jīng)濟(jì)要求（2160CYTN總4）式中N總需要成型產(chǎn)品總數(shù)Y單位時(shí)間加工費(fèi)用T成型周期C1與型腔數(shù)目成比例的每一個(gè)型腔所需費(fèi)用對(duì)于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的流程而言，是根據(jù)型腔數(shù)目等因素選定注塑機(jī)，再進(jìn)行校核，并非先選定注塑機(jī)。好在由于本塑件體積很小，鎖模力和注塑機(jī)一次注射的最大注射量所決定的最多型腔數(shù)目一般比較大，因此這兩個(gè)因素并非該設(shè)計(jì)的決定性因素。由于本塑件體積小，為了降低模具的制造成本，應(yīng)采取多型腔的設(shè)計(jì)，另外，塑件應(yīng)用于中高檔轎車上，對(duì)外觀精度要求較高，而隨著型腔數(shù)目增多，精度下降明顯，而在型腔數(shù)目較少時(shí)，隨著型腔數(shù)目增多成本的上升并不顯著，綜合考慮各方面因素，型腔數(shù)目為2個(gè)。24注塑機(jī)的選擇注塑機(jī)是注塑過(guò)程中的關(guān)鍵元件，其性能決定了后續(xù)的注塑工藝分析和模具設(shè)計(jì)過(guò)程中的很多參數(shù)，因此在分析和設(shè)計(jì)之前先要根據(jù)目前對(duì)塑件的了解選擇一臺(tái)合適的注塑機(jī)。241注塑機(jī)的種類1、臥式螺桿線式普通注塑機(jī)適用于生產(chǎn)家用電器，如冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、吸塵器，大型兒童玩具等。2、精密注塑機(jī)適用于生產(chǎn)手表、儀器、儀表中的塑料零件。3、雙色注塑機(jī)適用于生產(chǎn)聚有兩種顏色的塑件。4、專用注塑機(jī)為生產(chǎn)某一單一產(chǎn)品而設(shè)計(jì)制造的注塑機(jī)，其專業(yè)性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率快。如生產(chǎn)塑料拉鏈用的立式專用注塑機(jī)。本塑件并非用于精密結(jié)構(gòu)，色彩單一，按照其生產(chǎn)要求，并非標(biāo)準(zhǔn)件等需要大量生產(chǎn)的零件，因此種類選定臥式螺桿線式普通注塑機(jī)。242確定注塑機(jī)的大小注塑機(jī)的大小，過(guò)去都是以他的“一次最大注射量”表示，單位有質(zhì)量G或體積CM。20世紀(jì)70年代之后，國(guó)外注塑機(jī)的大小，都以“鎖模力”來(lái)表示。模板大小與鎖模力大小成一定比例。確定注塑機(jī)的大小，不僅關(guān)系到制品的質(zhì)量及制品在垂直模板方向投影面積，而且還要考慮模具大概尺寸。務(wù)必使注塑機(jī)的一次最大注射量、鎖模力、螺桿尺寸、拉桿間凈距離模具最小厚度等能滿足塑件及其模具的要求。一、鎖模力根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，10AP腔鎖式中鎖模力，單位KN；P鎖型腔壓力，一般取4050MPA；腔A澆道、進(jìn)料口和塑件的投影面積，單位MM2；利用UG分析功能中的面積選項(xiàng)，測(cè)得本塑件在垂直分型面方向上正投影的面積大小是7681MM。由于是一模二腔，因此實(shí)際面積是其二倍，即A15362MM。代入公式得69129KN10AP腔鎖053624二、成型注射壓力注塑的成型注射壓力取決于材料，本塑件的材料是PCABS，其注射壓力為50100MPA，取80MPA。三、一次注射量一次注射量就是注塑機(jī)在一次注塑的時(shí)候噴出噴嘴的熔料的最大體積，利用UG分析工具中的體積測(cè)量功能，得出澆注系統(tǒng)體積為27838MM。根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算，選擇國(guó)產(chǎn)品牌海天注塑機(jī)的SA24000型，其相關(guān)參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求。具體參數(shù)列表如下表24。表24注塑機(jī)SA2400性能參數(shù)項(xiàng)目額定值本設(shè)計(jì)需要值牌號(hào)SA2400鎖模力KN240069129最大注射壓力MPA15080一次成型最大注射量MM3500027838拉桿內(nèi)距（MM）18501700滿足第3章塑件的工藝參數(shù)分析31模流分析及其工作原理有限元法模流分析主要指通過(guò)電腦實(shí)現(xiàn)成型過(guò)程中熔融狀態(tài)的填充物（包含塑膠盒金屬）流動(dòng)、填充、冷卻、最后成型的再現(xiàn)過(guò)程。目前模流分析技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要是依靠有限元法，即將將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來(lái)分片的表示求解域上待求的未知場(chǎng)函數(shù)，近似函數(shù)通常由未知場(chǎng)函數(shù)及其導(dǎo)數(shù)在單元各節(jié)點(diǎn)的數(shù)值插值函數(shù)來(lái)表達(dá)。從而使一個(gè)連續(xù)的無(wú)限自由度問(wèn)題變成離散的有限自由度問(wèn)題。在有限元技術(shù)在模流分析方面的應(yīng)用過(guò)程中，按照有限元模型的建立方式，主要出現(xiàn)過(guò)三種方法即中面流技術(shù)、雙面流技術(shù)、實(shí)體流技術(shù)。下面就三種技術(shù)分別介紹311中面流技術(shù)中面流技術(shù)的應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代。其數(shù)值方法主要采用基于中面的有限元/有限差分/控制體積法。所謂中面是需要用戶提取的位于模具型腔面和型芯中間的層面。隨著模具技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)模流分析的精確度等性能要求與日俱增，中性面技術(shù)也遇到了平靜，其主要有缺陷是1用戶必須構(gòu)造出中面模型，采用手工操作直接由實(shí)體/表面模型構(gòu)造中面模型十分困難；2獨(dú)立開(kāi)發(fā)的注塑成型流動(dòng)模擬軟件如上述的MF、CMOLD和HSCAEF30軟件造型功能較差，根據(jù)產(chǎn)品模型構(gòu)造中面往往需要花費(fèi)大量的時(shí)間；3由于注塑產(chǎn)品的千變?nèi)f化，由產(chǎn)品模型直接生成中面模型的CAD軟件的成功率不高、覆蓋面不廣；4由于CAD階段使用的產(chǎn)品模型和CAE階段使用的分析模型不統(tǒng)一，使二次建模不可避免，CAD與CAE系統(tǒng)的集成也無(wú)法實(shí)現(xiàn)。312雙面流技術(shù)所謂雙面流是指將模具型腔或制品在厚度方向上分成兩部分，有限元網(wǎng)格在型腔或制品的表面產(chǎn)生，而不是在中面。相應(yīng)的，與基于中面的有限差分法是在中面兩側(cè)進(jìn)行不同，厚度方向上的有限差分僅在表面內(nèi)側(cè)進(jìn)行。在流動(dòng)過(guò)程中上下兩表面的塑料熔體同時(shí)并且協(xié)調(diào)的流動(dòng)。目前基于雙面流技術(shù)的注塑流動(dòng)模擬軟件主要是接受三維實(shí)體/表面模型的STL文件格式。該格式記錄的是三維實(shí)體表面在經(jīng)過(guò)離散后所生成的三角面片?，F(xiàn)在主流的CAD/CAM系統(tǒng)，如UG、PRO/E、SOLIDWORKS、AUTOCAD等，均可輸出STL格式文件。這就是說(shuō)，用戶可借助于任何商品化的CAD/CAM系統(tǒng)生成所需制品的三維幾何模型的STL格式文件，流動(dòng)模擬軟件可以自動(dòng)將該STL文件轉(zhuǎn)化為有限元網(wǎng)格模型供注塑流動(dòng)分析，這樣就大大減輕了用戶建模的負(fù)擔(dān)、降低了對(duì)用戶的技術(shù)要求，對(duì)用戶的培訓(xùn)時(shí)間也由過(guò)去的數(shù)周縮短為幾小時(shí)。因此，基于雙面流技術(shù)的注塑流動(dòng)模擬軟件問(wèn)世時(shí)間雖然只有短短數(shù)年，便在全世界擁有了龐大的用戶群，得到了廣大用戶的支持和好評(píng)。雙面流技術(shù)具有明顯優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在著明顯的缺點(diǎn)分析數(shù)據(jù)的不完整。雙面流技術(shù)在模擬過(guò)程中雖然計(jì)算了每一流動(dòng)前沿沿厚度方向的物理量，但并不能詳細(xì)地記錄下來(lái)。由于數(shù)據(jù)的不完整，造成了流動(dòng)模擬與冷卻分析、應(yīng)力分析、翹曲分析集成的困難。此外，熔體僅沿著上下表面流動(dòng)，在厚度方向上未作任何處理，缺乏真實(shí)感。當(dāng)在透明的模具型腔內(nèi)作注塑流動(dòng)時(shí)該缺點(diǎn)便暴露無(wú)遺313實(shí)體流技術(shù)實(shí)體流技術(shù)在實(shí)現(xiàn)原理上仍與中面流技術(shù)相同，所不同的是數(shù)值分析方法有較大差別。在中面流技術(shù)中，由于制品的厚度遠(yuǎn)小于其他兩個(gè)方向常稱流動(dòng)方向的尺寸，塑料熔體的粘度大，可將熔體的充模流動(dòng)視為擴(kuò)展層流，于是熔體的厚度方向速度分量被忽略，并假定熔體中的壓力不沿厚度方向變化，這樣才能將三維流動(dòng)問(wèn)題分解為流動(dòng)方向的二維問(wèn)題和厚度方向的一維分析。流動(dòng)方向的各待求量，如壓力與溫度等，用二維有限元法求解，而厚度方向的各待求量和時(shí)間變量等，用一維有限差分法求解。在求解過(guò)程中，有限元法與有限差分法交替進(jìn)行，相互依賴。在實(shí)體流技術(shù)中熔體的厚度方向的速度分量不再被忽略，熔體的壓力隨厚度方向變化，這時(shí)只能采用立體網(wǎng)格，依靠三維有限差分法或三維有限元法對(duì)熔體的充模流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值分析。因此，與中面流或雙面流相比，基于實(shí)體流的注塑流動(dòng)模擬軟件目前所存在的最大問(wèn)題是計(jì)算量巨大、計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，諸如電視機(jī)外殼或洗衣機(jī)缸這樣的塑料制品，用現(xiàn)行軟件，在目前配置最好的微機(jī)上仍需要數(shù)百小時(shí)才能計(jì)算出一個(gè)方案。由于此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目所涉及的塑件屬于有一定厚度的實(shí)體，表面存在大量的凸起和凹陷，正反兩面的差別較大，因此不適于應(yīng)用中面流技術(shù)。又因?yàn)樵撍芗脑O(shè)計(jì)運(yùn)用于普通工業(yè)生產(chǎn)，其殼體的厚度變化不大，幾乎不存在垂直于表面方向上的因素帶來(lái)的誤差，沒(méi)有必要運(yùn)用實(shí)體流技術(shù)。再加上實(shí)體流技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的要求較高，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，將大大影響生產(chǎn)效率與利潤(rùn)。綜合考慮準(zhǔn)確程度和效率兩方面的因素，最終決定采用雙面流的方式完成塑件的有限元分析。32模流分析軟件MOLDFLOW及其旗艦產(chǎn)品MPI常見(jiàn)的模流分析軟件如MOLDFLOW、MOLDEX3D，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是MOLDFLOW2010。MPI（MOLDFLOWPLASTICSINSIGHT支持多種現(xiàn)有的多種塑料的成型分析。如壓注、注塑、氣輔成型、芯片包裹、熱固性材料成型等。由于需對(duì)模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格的處理，對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品前期處理會(huì)較麻煩一些。在分析結(jié)果上，不僅提供了各相與冷卻相對(duì)應(yīng)的分析還提供如翹曲變形量、分子取向、玻纖取向等眾多對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、工藝等具有重要參考價(jià)值的數(shù)值。33工藝參數(shù)分析過(guò)程MOLDFLOW的分析流程通常包含五個(gè)環(huán)節(jié)1、導(dǎo)入產(chǎn)品模型；2、網(wǎng)格的劃分、診斷與修復(fù)；3、建模（型腔布局、創(chuàng)建留到、創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)）；4、開(kāi)始分析；5、分析結(jié)果的判讀。如果工藝參數(shù)的分析結(jié)果符合制造和使用要求，則將分析結(jié)果導(dǎo)出報(bào)告并結(jié)束分析過(guò)程，如果根系結(jié)果不能滿足要求則回到第三個(gè)環(huán)節(jié)，調(diào)整注塑方案并重新建模。331導(dǎo)入產(chǎn)品模型由于本塑件的模型是由UG創(chuàng)建，文件是PRT格式，不能由MOLDFLOWPLASTICSINSIGHT直接讀出，因此現(xiàn)將其導(dǎo)出為STL文檔，再導(dǎo)入MOLDFLOW當(dāng)中。332網(wǎng)格的劃分、診斷與修復(fù)網(wǎng)格是MOLDFLOW分析的基礎(chǔ)，也是有限元法在模流分析領(lǐng)域的具體應(yīng)用，因此，在進(jìn)行實(shí)際分析之前必須對(duì)導(dǎo)入的產(chǎn)品模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。而網(wǎng)格的劃分方式多種多樣，良好的網(wǎng)格質(zhì)量將大大提高分析效率和分析的準(zhǔn)確性，因此我們通常在網(wǎng)格劃分結(jié)束后對(duì)所劃分的網(wǎng)格進(jìn)行診斷和修復(fù)。一、網(wǎng)格的劃分按照網(wǎng)格的幾何特征，MOLDFLOW中的網(wǎng)格可以分成以下三種1中面網(wǎng)格（MIDPLANE）中面網(wǎng)格有三節(jié)點(diǎn)的三角形單元組成，網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚中間處，形成單層網(wǎng)格。在創(chuàng)建網(wǎng)格過(guò)程中要實(shí)時(shí)提取模型的壁厚信息，并賦予相應(yīng)的三角形單元。2表面網(wǎng)格（FUSION）表面網(wǎng)格也由三角形單元組成，但是同中面網(wǎng)格不同，它創(chuàng)建在模型的上下表面。3實(shí)體網(wǎng)格（3D）由四節(jié)點(diǎn)四面體單元構(gòu)成，每個(gè)四面體單元又是由四個(gè)中面網(wǎng)格模型的三角形單元組成。其優(yōu)點(diǎn)為計(jì)算更為精確，可較好的模擬三維流動(dòng)；缺點(diǎn)是分析時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)計(jì)算機(jī)要求較高。因?yàn)樵撍芗哪Ａ鞣治霾捎玫挠邢拊桨甘请p面流技術(shù)，因此對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格選擇表面網(wǎng)格（FUSION）為了兼顧網(wǎng)格的匹配度和分析速度，減少不良網(wǎng)格的出現(xiàn)，可以在幾何形狀復(fù)雜區(qū)域是網(wǎng)格密集，其余地方稀疏。網(wǎng)格劃分情況如圖31所示，殼體的正反面平面部分，所采用的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為全局網(wǎng)格邊長(zhǎng)1；在兩個(gè)小圓柱體周圍以及肋板附近，由于其體積較小，重新劃分網(wǎng)格采用邊長(zhǎng)為05；中央凸起部分的幾何特征不規(guī)則，存在大量的掃掠面和拉伸面的結(jié)合，為了防止匹配度的下降和出現(xiàn)狹長(zhǎng)三角形，應(yīng)將此處重新劃分網(wǎng)格，采用邊長(zhǎng)02。在劃分過(guò)程中，弦高均采用默認(rèn)值。具體網(wǎng)格劃分情況如圖31所示，并附上小圓柱體局部劃分的特寫。A全局網(wǎng)格劃分B小圓柱體局部劃分情況圖31網(wǎng)格劃分二、網(wǎng)格的診斷與修復(fù)為了使分析更加符合實(shí)際情況，便于有限元法的分析計(jì)算，在正式分析之前需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行診斷，并對(duì)不良網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)節(jié)點(diǎn)合并、節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、插入節(jié)點(diǎn)，以及對(duì)網(wǎng)格的重新劃分，最終使網(wǎng)格的特征達(dá)到以下要求。1匹配度85以上。如果需要翹曲分析的話，匹配度需要90以上。2最大縱橫比7以下。如果個(gè)別地方不能達(dá)到該要求的話，也應(yīng)在10以下。3連通區(qū)域14相交單元05重疊單元06自由邊07公用邊08交叉邊09配向不正確的單元0通過(guò)對(duì)網(wǎng)格的修復(fù)，最終使網(wǎng)格達(dá)到了分析需要的要求，現(xiàn)將網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)如圖32所示。圖32網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)三、建模由于本塑件需要與其他塑料零件配合，側(cè)面是配合面，因此對(duì)側(cè)面質(zhì)量要求較高，另外，該塑件屬于較復(fù)雜的殼體零件，肋板和突起較多，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步判斷該塑件不適合側(cè)面進(jìn)澆。初步設(shè)計(jì)該塑件為中間進(jìn)澆，點(diǎn)澆口。初步選定進(jìn)膠點(diǎn)為中間凸起附近，初選型腔數(shù)目名為兩個(gè)。根據(jù)建立的澆注系統(tǒng)，初步設(shè)定模流分析的相關(guān)參數(shù)如下注塑機(jī)SA24000最大鎖模力24000材料PCABS根據(jù)以上初設(shè)參數(shù)，進(jìn)行最佳澆口、填充時(shí)間、流動(dòng)前沿溫度等分析。初步選定進(jìn)膠點(diǎn)為中間凸起附近，初選型腔數(shù)目名為兩個(gè)。根據(jù)初設(shè)的條件，在MOLDFLOW中建立澆注系統(tǒng)如圖33。圖33MOLDFLOW中的澆注系統(tǒng)建模四分析過(guò)程和結(jié)果詮釋（一）最佳澆口位置1澆口位置的要求（1外觀要求澆口痕跡,熔接痕2產(chǎn)品功能要求3模具加工要求4產(chǎn)品的翹曲變形5澆口容不容易去除2對(duì)生產(chǎn)和功能的影響1流長(zhǎng)（FLOWLENGTH）決定射出壓力，鎖模力，以及產(chǎn)品填不填的滿，流長(zhǎng)縮短可降低射出壓力及鎖模力。2澆口位置會(huì)影響保壓壓力保壓壓力大小保壓壓力是否平衡將澆口遠(yuǎn)離產(chǎn)品未來(lái)受力位置（如軸承處）以避免殘留應(yīng)力3澆口位置必須考慮排氣，以避免積風(fēng)發(fā)生不要將澆口放在產(chǎn)品較弱處或嵌入處，以避免偏位（CORESHAFT）3選擇澆口位置的技巧1將澆口放置于產(chǎn)品最厚處，從最厚處進(jìn)澆可提供較佳的充填及保壓效果。如果保壓不足，較薄的區(qū)域會(huì)比較厚的區(qū)域更快凝固，避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生2可能的話，從產(chǎn)品中央進(jìn)澆，將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長(zhǎng)的流長(zhǎng)，流長(zhǎng)的大小會(huì)影響所需的射出壓力中央進(jìn)澆使得各個(gè)方向的保壓壓力均勻，可避免不均勻的體積收縮MOLDFLOW對(duì)最佳澆口的選擇如圖34所示圖34最佳澆口分析綜合考慮以上原則和軟件分析結(jié)果，最終選定澆口在MOLDFLOW分析得出的最佳點(diǎn)附近，中央突起的右側(cè)。二填充時(shí)間填充時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)塑件質(zhì)量、有無(wú)短射等有著重要意義，如果填充時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，熔料就會(huì)在填充過(guò)程中流動(dòng)性減弱而使填充困難，形成滯留甚至短射，而在兩個(gè)型腔同時(shí)填充的時(shí)候，如果兩側(cè)填充速度不一致，就會(huì)造成兩側(cè)塑件的填充效果不同。運(yùn)用MOLDFLOW對(duì)本塑件的填充時(shí)間分析結(jié)果如圖35所示。圖35填充時(shí)間分析1判讀依據(jù)圖中的填充時(shí)間顯示了模腔填充時(shí)每隔一定間隔的料流前鋒位置。每個(gè)等高線描繪了模型各部分同一時(shí)刻的填充。在填充開(kāi)始時(shí)，顯示為暗藍(lán)色，最后填充的地方為紅色。如果制品短射，未填充部分沒(méi)有顏色。制品的良好填充，其流型是平衡的。一個(gè)平衡的填充結(jié)果所有流程在同一時(shí)間結(jié)束，料流前鋒在同一時(shí)間到達(dá)模型末端。這個(gè)意味著每個(gè)流程應(yīng)該以鮮紅色等高線結(jié)束。等高線是均勻間隔，等高線的間隔指示了聚合物的流動(dòng)速度。寬的等高線指示快速的流動(dòng)，而窄的等高線指示了緩慢的填充。MOLDFLOW的填充時(shí)間可以直觀的判斷出填充階段有無(wú)以下情況的產(chǎn)生短射在填充時(shí)間結(jié)果上，短射將顯示為半透明的，查看流動(dòng)路徑的末端是否有半透明區(qū)域。關(guān)于3D模型,可以使用未填充的模穴短射結(jié)果來(lái)檢查是否在制品的內(nèi)部存在未充填的部分。1）滯流如果填充時(shí)間結(jié)果顯示一些區(qū)域上的云圖有很近的間隔，將產(chǎn)生滯流。如果一個(gè)薄區(qū)域在制品完全填充之前凍結(jié)滯流會(huì)導(dǎo)致短射。2過(guò)保壓如果填充時(shí)間結(jié)果顯示某個(gè)流程的流程之前完成，將顯示過(guò)保壓。過(guò)保壓會(huì)導(dǎo)致高的制品重量、翹曲和不均勻的密度分布。3熔接線和氣穴在填充時(shí)間結(jié)果上重疊熔接線結(jié)果可以確定其存在，熔接線會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和視覺(jué)上的缺陷。4氣穴在填充時(shí)間結(jié)果上重疊氣穴結(jié)果可以確認(rèn)其存在，氣穴會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和視覺(jué)上的缺陷。5跑道效應(yīng)跑道效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致氣穴和熔接線，查看氣穴和熔接線的位置及數(shù)量。2判讀結(jié)果根據(jù)該塑件的填充時(shí)間圖，可以看出，兩個(gè)塑件中塑料的填充幾乎是完全平衡的，流動(dòng)前沿同時(shí)到達(dá)了填充的末端。填充時(shí)間等高線分布非常均勻，說(shuō)明流速相對(duì)均勻正常，云圖間隔適中，沒(méi)有滯留現(xiàn)象，末端未發(fā)現(xiàn)半透明區(qū)域。也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)上文所說(shuō)的過(guò)保壓和明顯的氣穴以及長(zhǎng)度較大的熔接線。因此可以可以斷定整個(gè)填充過(guò)程流速均勻適中，填充平衡，無(wú)重大填充缺陷，基本符合生產(chǎn)要求。3流動(dòng)前沿處溫度流動(dòng)前沿處溫度是熔料流動(dòng)經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)時(shí)的結(jié)果，產(chǎn)生于MIDPLANE、FUSION、3D流動(dòng)分析，顯示了在流動(dòng)前沿到達(dá)某個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的聚合物溫度。根據(jù)MOLDFLOW得出的本塑件的流動(dòng)前沿溫度如下圖所示流動(dòng)前沿處溫度是熔料流動(dòng)經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)時(shí)的結(jié)果，產(chǎn)生于FUSION流動(dòng)分析，顯示了在流動(dòng)前沿到達(dá)某個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的聚合物溫度。這個(gè)可以在分析結(jié)束時(shí)，或者在分析中指定時(shí)刻，此次分析采用的是在分析結(jié)束時(shí)得到結(jié)果。分析結(jié)果如圖36所示1判斷依據(jù)這個(gè)可以在分析結(jié)束時(shí)，或者在分析中指定時(shí)刻。如果流動(dòng)前沿溫度在制品的薄區(qū)域很低，可能發(fā)生滯流或者短射。某個(gè)區(qū)域的流動(dòng)前沿溫度很高，可能發(fā)生材料降解和表面缺陷。確保流動(dòng)前沿溫度總是在聚合物使用的推薦范圍之內(nèi)。確保冷卻和保壓的壓力盡可能地均勻分布來(lái)最小化翹曲。符合要求的注射曲線來(lái)獲得滿意的溫度分布。在流動(dòng)前沿溫度分析結(jié)果中可以看出是否存在以下隱含的問(wèn)題（1）熱點(diǎn)通常顯示了在最后填充區(qū)域和澆口附近的過(guò)剩剪切熱（2）冷點(diǎn)指示了滯流。應(yīng)查看模型冷卻率，是否在模型里有熱點(diǎn)或者冷點(diǎn),材料的剪切熱或者冷卻是否過(guò)度。2判讀結(jié)果如果流動(dòng)前沿溫度在制品的薄區(qū)域很低，可能發(fā)生滯流或者短射。某個(gè)區(qū)域的流動(dòng)前沿溫度很高，可能發(fā)生材料降解和表面缺陷。確保流動(dòng)前沿溫度總是在聚合物使用的推薦范圍之內(nèi)，確保冷卻和保壓的壓力盡可能地均勻分布來(lái)最小化翹曲。符合要求的注射曲線來(lái)獲得滿意的溫度分布。根據(jù)該塑件的分析結(jié)果可得出，流動(dòng)前沿溫度都在230以上2365以下，屬于PCABS材料的使用溫度范圍（熔化溫度230250降解溫度260）之內(nèi)，圖36流動(dòng)前沿處溫度且溫度分布非常均勻。因此根據(jù)該項(xiàng)指標(biāo)，本塑件既不會(huì)產(chǎn)生滯留或者短射，也不會(huì)產(chǎn)生降解，翹曲現(xiàn)象也不明顯，符合制造要求。四氣穴在塑料溶料填充型腔時(shí)，多股融料前沿包裹形成的空腔或者融料填充末端由于氣體無(wú)法排除導(dǎo)致填充不完全。通常發(fā)生在空氣無(wú)法從排氣孔或鑲埋件的縫隙逃逸時(shí)，一般出現(xiàn)在最后填充的區(qū)域，假如這些區(qū)域的排氣孔太小或者沒(méi)有排氣孔，就會(huì)造成氣穴，使塑件內(nèi)部產(chǎn)生空洞或氣泡、塑件短射或是表面瑕疵。另外，塑件壁厚差異較大時(shí)，塑料傾向于往厚壁處流動(dòng)而造成徑流效應(yīng)，這也是造成氣穴的主要原因。根據(jù)MOLDFLOW分析結(jié)果，可能產(chǎn)生氣穴的地方如圖37所示圖37氣穴1判讀依據(jù)該結(jié)果是在可能發(fā)生氣穴的地方顯示紅色線條，氣穴在至少兩個(gè)流動(dòng)前沿匯合的地方，或者在流動(dòng)路徑的末端。需要查看會(huì)出現(xiàn)多少氣穴，并且出現(xiàn)在制品的哪些位置。如果制品不需要完美的外觀，氣穴出現(xiàn)在表面也可以接受。使用填充時(shí)間與氣穴協(xié)同來(lái)確定填充行為，查看氣穴實(shí)際上發(fā)生在這些位置的可能性。氣穴結(jié)果可以顯示產(chǎn)品的以下問(wèn)題（1）燒焦如果氣穴在足夠的壓力下將會(huì)導(dǎo)致燒焦，引起空氣點(diǎn)燃燒焦塑膠。短射如果氣體沒(méi)有排出，并且沒(méi)有快速地壓縮導(dǎo)致燒焦，將可能導(dǎo)致短射，或者在制品留下氣泡。（2）其他表面缺陷如果氣穴沒(méi)有導(dǎo)致燒焦或者短射，仍然會(huì)在制品留下表面缺陷。2判讀結(jié)果可以看出圖中一些地方存在氣穴現(xiàn)象，但是氣穴很小，不會(huì)嚴(yán)重影響表面質(zhì)量，并且大部分都在塑件的反面，而非外觀面。如果為了減少氣穴數(shù)量和大小，可以從以下幾個(gè)方面著手（1）流道和澆口澆口位置應(yīng)設(shè)置在塑件的厚壁處；直接澆口產(chǎn)生真空現(xiàn)象比較突出，應(yīng)盡量避免選用；如果澆口形式無(wú)法改變?？赏ㄟ^(guò)延長(zhǎng)保壓時(shí)間，加大供料量，減小澆口錐度等方法進(jìn)行調(diào)節(jié)；縮短和加寬細(xì)長(zhǎng)狹窄的流道，消除流道中的貯氣死角，排除模具排氣不良的故障。（2）合理設(shè)置排氣孔排氣孔通常設(shè)在最后充填的區(qū)域，例如熔體與熔體的交接處、分模面、鑲埋件與模壁之間、頂針及模具滑塊的位置。重新設(shè)計(jì)澆口和塑料傳送系統(tǒng)可以改變充填模式，使最后填充區(qū)域落在適當(dāng)?shù)目諝馓右荩坏且惨⌒呐艢饪撞荒芴蠖斐擅?。建議的排氣孔尺寸，結(jié)晶性塑料為0025CM（0001IN），不定形塑料為0038CM（00015IN）。（3）合理控制成型條件適當(dāng)降低注射速度，讓空氣有充足的時(shí)間逃逸；采用調(diào)節(jié)注射和保壓時(shí)間，改善冷卻條件，控制加料量等方法；一般情況下，應(yīng)將融料溫度控制得略微低一些，模具溫度孔子和得略微高一些。（4）變更塑件設(shè)計(jì)縮減壁厚比例，可以減低塑料的徑流效應(yīng)。五熔接線1判讀依據(jù)熔接線產(chǎn)生在填充分析的末端，分析顯示可能發(fā)生熔接線的地方，在模型上沿著流動(dòng)前沿聚合形成熔接線。熔接線發(fā)生在兩個(gè)或者更多個(gè)流動(dòng)前沿聚合處。熔接線的存在指示了結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)或者表面缺陷。注意此結(jié)果習(xí)慣制定熔接線結(jié)果圖于135度角度處聚合。對(duì)于不同的聚合角度，創(chuàng)建熔接線結(jié)果圖并且指定聚合角度。精確的熔接線預(yù)測(cè)取絕于高質(zhì)量的網(wǎng)格，重定義網(wǎng)格能提高熔接線預(yù)測(cè)，特別在孔附近為了提高網(wǎng)格質(zhì)量，特將中間突起附近的網(wǎng)格以02的邊長(zhǎng)重新劃分，并將周圍的三角形單元長(zhǎng)寬比修正到6以下。得到的分析結(jié)果如圖38所示圖38熔接線2判讀結(jié)果當(dāng)材料在其推薦的工藝溫度范圍內(nèi)時(shí)，熔接線的強(qiáng)度受形成熔接線時(shí)的溫度影響和熔接處的壓力。熔接線在塑件上主要存在著以下兩方面的問(wèn)題（1）結(jié)構(gòu)問(wèn)題產(chǎn)品可能在熔接線處折斷或者變形，特別在熔接線為低質(zhì)量時(shí)。此缺陷使產(chǎn)品的這些區(qū)域會(huì)有更多的問(wèn)題將會(huì)受應(yīng)力影響。（2）表觀缺陷熔接線會(huì)導(dǎo)致線條、凹口或者產(chǎn)品表面上的顏色改變。如果熔接線被安置在不重要的產(chǎn)品表面（比如，產(chǎn)品底面），這樣將沒(méi)有問(wèn)題。熔接線能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)問(wèn)題，并且也會(huì)使產(chǎn)品在視覺(jué)上的無(wú)法接受。但是，有些熔接線是不能避免的，因此要查看工藝條件和熔接線位置來(lái)具體判斷是否熔接線是高質(zhì)量的，通過(guò)對(duì)該塑件的熔接線位置和長(zhǎng)短的具體分析，大部分熔接線出現(xiàn)在產(chǎn)品底面，在使用的時(shí)候位于產(chǎn)品內(nèi)部，因此不會(huì)影響外觀質(zhì)量；另外，內(nèi)部熔接線長(zhǎng)度較短，出現(xiàn)的地方多為肋板所在處，因此一定程度上可以彌補(bǔ)因熔接線帶來(lái)的應(yīng)力問(wèn)題，可以判定熔接線質(zhì)量良好。六達(dá)到頂出溫度的時(shí)間TIMETOFREEZERESULTFUSION該結(jié)果顯示了從填充結(jié)束（100）到頂出溫度時(shí)所花的時(shí)間。此結(jié)果考慮填充和保壓階段的狀態(tài)，在哪些地方熱的材料注入了模腔。這個(gè)熱的材料影響冷卻時(shí)間。圖39是用MOLDFLOW分析得出的結(jié)果圖39達(dá)到頂出溫度的時(shí)間1判讀依據(jù)理想的，制品應(yīng)該均勻凍結(jié)并且越快越好。察看大多數(shù)模型凍結(jié)時(shí)間和最后凍結(jié)的單元間的不同。如果該差值很大，考慮增加最后凍結(jié)區(qū)域的冷卻或者重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品。凍結(jié)時(shí)間結(jié)果也可以用來(lái)查看模型上澆口的凍結(jié)時(shí)間，如果澆口凍結(jié)在制品完全填充之前，制品會(huì)澆不足導(dǎo)致短射。如果澆口凍結(jié)在制品凍結(jié)之前，會(huì)出現(xiàn)低保壓。2判讀結(jié)果在圖中可以看出塑件部分的聚合物凍結(jié)時(shí)間均勻一致，而且澆口和流道凍結(jié)在塑件凍結(jié)之后，符合制造要求。（七）保壓分析保壓也叫二次壓，在注塑成型過(guò)程中，注塑的壓力是呈線變化的，而保壓則是恒定的或是成一定斜度的。當(dāng)一次壓完成后，由于塑膠溫度降低，模具內(nèi)部的塑件會(huì)發(fā)生一定程度的收縮，為了補(bǔ)償這一部分收縮量，在這個(gè)階段也要保持進(jìn)膠，這是齙牙的第一個(gè)作用；其次，當(dāng)溫度降低內(nèi)部應(yīng)力變化，模腔內(nèi)部的塑膠會(huì)發(fā)生一定情況的回流，如果沒(méi)喲與齙牙來(lái)平衡這些力，產(chǎn)品就會(huì)產(chǎn)生縮水甚至不飽模；另外，保壓還是控制塑件尺寸的重要手段，保壓過(guò)大或者過(guò)小都不行，保壓過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生粘模，保壓過(guò)小則會(huì)產(chǎn)生縮水或者不飽模。1判讀依據(jù)該結(jié)果顯示了模型里達(dá)到的最大壓力從保壓開(kāi)始直到結(jié)果被寫入時(shí)間。保持壓力結(jié)果應(yīng)該顯示了一個(gè)均勻的壓力梯度從注射點(diǎn)到流動(dòng)路徑的末端。均勻的壓力梯度在制品凍結(jié)時(shí)會(huì)獲得平衡的保壓。要注意查看以下兩點(diǎn)（1）在填充結(jié)束時(shí)每個(gè)流程末端的壓力應(yīng)該是0。（2）壓力改變將產(chǎn)生收縮改變，導(dǎo)致高的應(yīng)力或者制品扭曲。該塑件的保壓分析結(jié)果見(jiàn)圖310圖310注射位置處壓力判讀結(jié)果注射位置處壓力的變化符合上述描述，保壓結(jié)果滿意。（八）回路冷卻液溫度1判讀依據(jù)回路冷卻液溫度顯示了在冷卻回路中冷卻液的溫度。入口到出口的溫差不能大于23C，越高的值可能顯示越廣的模具表面溫度范圍。冷卻分析日志包含冷卻液溫度的改變從冷卻液入口到冷卻液出口，如果溫度的增加不可接受（大于23C），使用回路冷卻液溫度結(jié)果來(lái)確定哪里的溫度增加太大，在并行的回路中，從入口到出口最后增加的溫度會(huì)很小。但是，在一些區(qū)域冷卻液也可能會(huì)達(dá)到一個(gè)很高的溫度。當(dāng)冷卻液通過(guò)某條線路流動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生以下情況（1）冷卻液溫度增加（2）與低溫冷卻液混合3回路殘留冷卻液圖311為該塑件的冷卻液溫度。圖312冷卻液溫度2判讀結(jié)果該冷卻方案的冷卻液入口溫度為2500，出口溫度為2528，其差值為028，遠(yuǎn)小于2，冷卻方案可行。（九）回路雷諾數(shù)此結(jié)果顯示了冷卻回路的冷卻液雷諾數(shù)。一旦達(dá)到湍流，流動(dòng)速率的增加對(duì)熱散發(fā)的速度只是很少的差異，因此，流動(dòng)速率應(yīng)該被設(shè)置達(dá)到理想的雷諾數(shù)通過(guò)最小的變化，如果輸入一個(gè)最小雷諾數(shù)，把10000當(dāng)作最小，然后查看結(jié)果確保最小變化，不要設(shè)置雷諾數(shù)大于10000。如果是平行冷卻回路，將很難對(duì)所有平行回路分支達(dá)到雷諾數(shù)的最小變化，如果是這種情況，考慮改變回路層。4000以下的雷諾數(shù)會(huì)層流這樣對(duì)從模腔散發(fā)熱量效果較小，如果回路直徑有大的改變，雷諾數(shù)將有過(guò)多的變化，如果發(fā)生這種情況，調(diào)整回路直徑或者減少最小的雷諾數(shù)（確保雷諾數(shù)總是大于4000）。分析時(shí)要注意確保（1）雷諾數(shù)應(yīng)該大于4000使水路冷卻制品確保在回路中湍流從而有效的冷卻。（2）理想雷諾數(shù)是達(dá)到10000。本塑件的回路雷諾數(shù)分析結(jié)果見(jiàn)圖313圖313回路雷諾數(shù)2判讀結(jié)果如圖所示，本冷卻方案的雷諾數(shù)遠(yuǎn)大于4000，而且達(dá)到了最理想的10000，屬于完美方案，因此，流動(dòng)速率對(duì)本冷卻系統(tǒng)的影響不大。第4章利用UGNX60及MOLDWIZARD進(jìn)行模具設(shè)計(jì)41注塑模具設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備411塑件的收縮率塑件自模具中取出冷卻到室溫后，其尺寸或者體積會(huì)發(fā)生收縮變化，這個(gè)性質(zhì)稱為塑件的收縮性，塑件的收縮性通常用收縮率表示。塑料的品種不同，其收縮率也不同。因此，為了使塑件成品大小符合設(shè)計(jì)要求，提高制造精度，實(shí)際的模具大小必須大于產(chǎn)品尺寸，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要補(bǔ)償收縮的尺寸。另外，塑件在收縮的時(shí)候不一定總是均勻收縮的，形狀復(fù)雜，薄壁區(qū)域收縮率通常較小，其余地方收縮率相對(duì)較大，收縮尺寸的補(bǔ)償在UG注塑模向?qū)е惺强梢宰詣?dòng)完成的。本塑件是配合件，對(duì)其尺寸公差要求較高，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須考慮到收縮因素，但塑件整體壁厚相差不大，形狀成正方形的殼體，因此可以認(rèn)為其收縮是均勻的。本塑件的材料是PCABS，通過(guò)查表得到其收縮率為10045，讓UG按照以題記中心為基點(diǎn)，均勻收縮的方式進(jìn)行收縮計(jì)算，在注塑模向?qū)е悬c(diǎn)擊收縮按鈕，設(shè)置相應(yīng)的收縮率完成收縮補(bǔ)償。412模具坐標(biāo)系為了方便在UG中進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，需要建立一個(gè)合適的坐標(biāo)系，理論上講，只要用著方便，任何一個(gè)坐標(biāo)系都是可以的，在UG里也都可以進(jìn)行后續(xù)工作。不過(guò)如果繼續(xù)運(yùn)用UG的注塑模向?qū)В酉聛?lái)每一個(gè)任務(wù)都有它自己默認(rèn)的坐標(biāo)方向。比如，系統(tǒng)默認(rèn)XOY就是分型面所在面，模仁的上下兩部分會(huì)在XOY平面上分開(kāi)；頂桿會(huì)朝著Z方向頂出。因此，為了在后面的工作中直接按照系統(tǒng)默認(rèn)的方向直接設(shè)計(jì)，而不應(yīng)自己重新調(diào)整元件建立的方向和位置，我們把XOY定在自己初選的分型面上，把Z方向定為頂出方向。42模具分型設(shè)計(jì)421分型面的確立一般來(lái)說(shuō),模具都有兩大部分組成動(dòng)模和定?；蛘吖：湍改?分型面是指兩者在閉合狀態(tài)時(shí)能接觸的部分。分型線就是分型面的內(nèi)界限或者外界限。因此一個(gè)塑件如果中間有通孔的話，通常就存在多個(gè)分型面。比如本塑件中間有一個(gè)橢圓形小孔，合模的時(shí)候必定就要有型腔部分和型芯部分在這個(gè)小孔的某個(gè)位置接觸，因此，本塑件也存在多個(gè)分型面。但是按照分型面的作用何其面積大小，我們把分型面又分為主分型面和輔助分型面，主分型面一般只有一個(gè)，即與塑件外輪廓相交的那個(gè)，在模具設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。但模具行業(yè)中，我們?cè)诮涣鞯臅r(shí)候通常所說(shuō)的分型面就是指的主分型面。按照分型面的形狀，可以把分型面分為直線分型面、斜線分型面、拆線分型面和曲線分型面，按照數(shù)量則可以分為單分型面、雙分型面和多分型面等等。一、分型面選擇的總體原則分型面的選取不僅關(guān)系到塑件的成型和脫模，而且涉及模具結(jié)構(gòu)和制造成本，因此，必須重視選擇分分型面位置。選擇分型面的位置時(shí)，分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處。分型面必須設(shè)置在產(chǎn)品的最大截面處，而且便于開(kāi)模后塑件留在動(dòng)模的一側(cè)，以保證便于頂出機(jī)構(gòu)能夠順利脫模。選擇分型面時(shí)應(yīng)遵循如下原則。1留模方式為了便于塑件脫模，應(yīng)使塑件在開(kāi)模時(shí)盡可能留在下模。由于塑件的頂出機(jī)構(gòu)通常設(shè)置在下模，尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)所用的模具，因此正確選擇塑件的留模方式顯得更為重要。留模方式選擇正確與否會(huì)直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。2塑件外觀分型面應(yīng)盡可能選擇在不影響塑件外觀的部位，而