小型轎車塑料件注塑成型分析及模具設(shè)計(jì)碩士學(xué)位論文.doc

分類號 TQ320 66 單位代碼 10363 密 級 公開 學(xué) 號 2080102105 題題 目目 小型轎車塑料件的注塑成型分析及模具設(shè)計(jì)小型轎車塑料件的注塑成型分析及模具設(shè)計(jì) ANALYSIS OF THE INJECTION MOLDING AND MOLD DESIGN OF THE SMALL CAR PLASTIC PARTS 論文答辯日期 2011 6 11 安徽工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明安徽工程大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 我恪守學(xué)術(shù)道德 崇尚嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng) 所呈交的學(xué) 位論文 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果 除文中已明確注明和引用的內(nèi)容外 本論文不包含任何其他個人或 集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容 論文為本人親自撰寫 我對所寫的內(nèi)容負(fù)責(zé) 并完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān) 學(xué)位論文作者簽名 日期 年 月 日 安徽工程大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書安徽工程大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 允許論文被查閱或借閱 本人授權(quán)安徽工程科技學(xué)院可以將本學(xué)位 論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文 保密 在 年解密后適用本版權(quán)書 本學(xué)位論文屬于 不保密 學(xué)位論文作者簽名 指導(dǎo)教師簽名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行 研究所取得的研究成果 除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外 本 論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品 對本 文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體 均已在文中以明確方式標(biāo)明 本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān) 作者簽名 日期 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位 論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理 作者簽名 日期 年 月 日 導(dǎo)師簽名 日期 年 月 日 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 II 小型轎車塑料件的注塑成型分析及模具設(shè)計(jì) 摘 要 隨著人們對高質(zhì)量生活的追求 轎車行業(yè)正向著輕型化和低噪 音等方向發(fā)展 轎車塑料件能滿足轎車行業(yè)發(fā)展的需求 因而在轎 車上的應(yīng)用越來越廣泛 傳統(tǒng)方法在開發(fā)轎車重要的塑料內(nèi)飾車門 時主要依賴人工經(jīng)驗(yàn) 缺乏科學(xué)依據(jù) 這樣塑料件從設(shè)計(jì)到注塑成 型一般需要重復(fù)多次 不但浪費(fèi)大量人力和物力 而且注塑出的產(chǎn) 品經(jīng)常會出現(xiàn)各種缺陷 然而注塑 CAE 技術(shù)可以很大程度地突破傳 統(tǒng)方法的局限性 課題采用注塑 CAE 技術(shù)分析轎車車門部件的注塑 成型過程 通過對塑料件注塑成型過程分析有效地預(yù)測注塑過程出 現(xiàn)的各種問題 為模具設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù) 提高了塑料件的開發(fā) 效率 本論文結(jié)合理論最佳澆口位置分析和塑料件自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)首先 確定出可能存在的澆口位置方案 并分別對各種方案進(jìn)行可行性分 析 然后通過比較 在可行性的澆口位置方案中確定出實(shí)際最佳澆 口位置方案 以分析的結(jié)果為依據(jù)設(shè)計(jì)出澆注系統(tǒng) 然后根據(jù)塑件 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料特性設(shè)計(jì)出可能存在的冷卻方案 對這些方案進(jìn)行 比較分析 確定出較優(yōu)的方案 對較優(yōu)方案進(jìn)行改進(jìn)分析 從而確 定最佳冷卻系統(tǒng) 最后根據(jù)塑料件的工藝參數(shù)范圍列出可采用的一 系列參數(shù) 以軟件的 DOE 模塊和流動分析模塊為平臺進(jìn)行最優(yōu)工藝 參數(shù)優(yōu)化分析 從而確定出最優(yōu)注塑工藝參數(shù) 并進(jìn)行了成型零件 和分型抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 經(jīng)過研究 論文確定了最佳澆注系統(tǒng)方案 冷卻系統(tǒng)方案和最 佳注塑工藝參數(shù) 以這些分析的結(jié)果為依據(jù)設(shè)計(jì)了模具 從而提高 了模具設(shè)計(jì)效率 并為實(shí)際的塑料件注塑成型提供了科學(xué)指導(dǎo) 關(guān)鍵詞 塑料件 內(nèi)飾門板 注塑成型 CAE Moldflow 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 III ANALYSIS OF THE INJECTION MOLDING AND MOLD DESIGN OF THE SMALL CAR PLASTIC PARTS ABSTRACT With the pursuit of high quality of life the car industry is toward lightweight and low noise direction Car plastic parts can meet the needs of the development of car industry so they are more and more widely used in the car industry The traditional method in the development of the important plastic interior door mainly relies on artificial experience lack of scientific basis many times are repeatly needed from design to injection molding not only wasting much manpower and material resource but also having various defects of the products The injection molding CAE technology largely breaks through the limitation of traditional method The issue analyzes the injection molding process of the car door parts by the injection molding CAE technology and can effectively predict the problems arising in the molding process through the process of injection molding of plastic parts The mold design can be provided scientific basis and the development efficiency of the plastic parts can be improved Firstly the article determines the possible ingate location programs together the theoretically best ingate location with structural characteristics of plastic parts makes feasibility analysis between various programs and comparing the feasible programs and determines the actual optimum ingate location the gating system can be designed based on the results Then we can make out the feasibly colling programs according to structural characteristics of plastic parts and material properties and make comparison to determine the optimum program the optimum program will be improved to determine the best cooling system Finally we can make out a series of parameters according to the scope of the process parameters of plastic and carry out the analysis of optimal injection 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 IV molding process parameters to determine the optimal injection molding process parameters the formed parts and the parting and core pulling system are also designed The artical determines the best solution casting system cooling system solutions and the best injection molding process parameters after the study The mold is designed based on the results the design efficiency is greatly improved and scientific guidance is provied in the actual injection molding of plastic parts Author Yu Xiaopeng Materials Science and Engineering Supervised by Wang Jianli and Tao Feng KEY WORDS Plastic parts Interior door Injection molding CAE Moldflow 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 V 目錄 第 1 章 緒論 1 1 1 課題背景 1 1 2 課題目的意義 2 1 3 注塑 CAE 技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 3 1 4 課題研究內(nèi)容和研究方案 4 1 4 1 課題研究內(nèi)容 4 1 4 2 課題研究方案 4 第 2 章 注塑成型與 Moldflow 模擬的理論基礎(chǔ) 5 2 1 注塑成型理論知識 5 2 1 1 注塑成型原理與工藝過程 5 2 1 2 注塑成型常見缺陷及解決方法 28 6 2 2 Moldflow 軟件模擬理論基礎(chǔ) 8 2 2 1 注塑 CAE 軟件 Moldflow 簡介 29 8 2 2 2 聚合物流動性質(zhì) 30 9 2 2 3 聚合物流動基本方程 31 9 2 2 4 Moldflow 模擬流動過程控制方程 32 10 第 3 章 基于 Moldflow 的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 3 1 有限元模型的建立 12 3 1 1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 12 3 1 2 網(wǎng)格劃分和修復(fù) 12 3 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 3 2 1 理論最佳澆口位置分析 18 3 2 2 實(shí)際最佳澆口位置分析 21 3 2 3 模架選擇 32 3 2 4 澆口 分流道及主流道設(shè)計(jì) 34 3 3 本章小結(jié) 35 第 4 章 基于 Moldflow 的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 36 4 1 冷卻介質(zhì)選定 56 36 4 2 冷卻方式選定 36 4 3 冷卻管道設(shè)計(jì) 37 4 3 1 管道直徑和長度確定 59 37 4 3 2 管道數(shù)目確定 60 37 4 3 3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 38 4 4 冷卻方案比較分析 39 4 4 1 冷卻管道診斷 39 4 4 2 冷卻分析比較 40 4 5 冷卻改進(jìn) 42 4 5 1 改進(jìn)管道設(shè)置 42 4 5 2 改進(jìn)管道分析 42 4 6 本章小結(jié) 43 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 VI 第 5 章 注塑工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇 44 5 1 DOE 模塊的熔體溫度和模具溫度優(yōu)化選擇 44 5 1 1 DOE 流動 實(shí)驗(yàn)設(shè)置 45 5 1 2 熔體溫度查看分析結(jié)果 45 5 1 3 模具溫度查看結(jié)果和分析比較 47 5 2 流動模塊參數(shù)優(yōu)化選擇 49 5 2 1 注射速率優(yōu)化選擇 50 5 2 2 保壓壓力優(yōu)化選擇 52 5 3 其它注塑工藝參數(shù)的確定 55 5 4 本章小結(jié) 55 第 6 章 模具其它系統(tǒng)設(shè)計(jì) 56 6 1 成型零件設(shè)計(jì) 56 6 2 分型抽芯機(jī)構(gòu) 57 6 3 本章小結(jié) 59 第 7 章 結(jié)論與展望 60 參考文獻(xiàn) 61 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄 65 致 謝 66 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 1 1 課題背景 上世紀(jì) 80 年代 在國家經(jīng)濟(jì)政策的支持引導(dǎo)下 我國模具工業(yè)迅速發(fā)展 到 2002 年模具工業(yè)總產(chǎn)值約 360 億元人民幣 其中塑料模具占 30 左右 1 小 型轎車塑料模具是塑料模具的重要組成部分 隨著小型轎車塑料模具的發(fā)展 塑料件的廣泛使用使小型轎車向著輕型 高速 舒適和節(jié)能等方向發(fā)展 目前 小型轎車用塑料件占轎車重量約為 7 10 2 例如紅旗轎車中塑料用量約為 88 33Kg 桑塔納約為 67 2Kg 奧迪約為 89 98Kg 3 小型轎車上的塑料件主要 有外裝飾件 內(nèi)裝飾件和功能結(jié)構(gòu)零件 4 外裝飾件指保險杠 車外板件 汽 車擋泥板 燈殼 后蓋板 外門板和后導(dǎo)流板等 內(nèi)裝飾件指儀表板 車門內(nèi) 板 方向盤 雜物箱 門把手 座椅和頂棚等 功能結(jié)構(gòu)零件主要指發(fā)動機(jī)部 件及其罩下燃油進(jìn)氣系統(tǒng)和電器系統(tǒng) 如燃料箱 發(fā)動機(jī)部件等 這些塑料件 使用的材料主要有通用塑料 工程塑料和高性能工程塑料 6 通用塑料有聚烯 烴熱塑性彈性體 TPO 聚丙烯 PP 聚乙烯 PE ABS 等 7 工程塑料有聚酰 胺 PA 聚碳酸脂 PC 聚甲醛 POM 聚苯醚 PPO 熱塑性聚脂 PET PBT 等 8 高性能工程塑料有聚酰亞胺 PI 聚醚砜 PES 聚砜 PSU 和聚氨酯 PU 等 9 目前我國小型轎車塑料模具已經(jīng)得到較好的發(fā)展 氣輔注射成型模具技 術(shù)和熱流道模具技術(shù)方面的有些成果已達(dá)到國際水平 注塑 CAE 技術(shù)在很多大 型企業(yè)已經(jīng)得到使用 企業(yè)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益明顯提高 市場需求的旺盛使越 來越多的企業(yè)家投資轎車塑料模具行業(yè) 然而 我國轎車塑料模具行業(yè)還有很 多不足之處 轎車塑料模具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平低 精密 復(fù)雜的模具設(shè)計(jì)水平不 高 塑料件材料主要依賴進(jìn)口 今后我國轎車塑料模具行業(yè)的發(fā)展方向是 提 高模具的標(biāo)準(zhǔn)化水平 提高精密 復(fù)雜模具的設(shè)計(jì)水平 自主開發(fā)增強(qiáng)塑料 高性能樹脂等材料 提高快速測量技術(shù)和逆向工程技術(shù) 提高對模具 CAD CAM CAE 軟件的二次開發(fā)水平 10 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1 2 課題目的意義 圖 1 1 為選用的零件 屬于轎車內(nèi)飾門板的一部分 圖 1 1 塑件三維模型 a 正面 b 反面 此件是轎車內(nèi)飾門板部件 當(dāng)轎車受到側(cè)面的撞擊后 塑料內(nèi)飾門板不僅 可以對駕乘人員的身體軀干提供一定程度的保護(hù)作用 還可以美化轎車內(nèi)部環(huán) 境 這個零件在注塑成型時常見的問題主要有欠注 內(nèi)應(yīng)力問題 熔接痕問題 縮痕與凹陷 尺寸不穩(wěn)定 開裂 氣泡等 引起這些問題原因主要有塑料充填 不滿 熔融溫度和模具溫度太高或太低 冷卻效果不好 澆口位置不當(dāng)和流道 設(shè)計(jì)不合理 注射壓力和保壓壓力不足等 11 一般通過增加料量 使用恰當(dāng)?shù)?冷卻方案 開設(shè)恰當(dāng)?shù)臐部谖恢?增加注射壓力和保壓壓力等方法來解決塑料 存在的問題 12 對于門板內(nèi)飾件 傳統(tǒng)的方法在正式生產(chǎn)前 由設(shè)計(jì)人員憑經(jīng) 驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)出模具 然后進(jìn)行模具的制造裝配 在試模時 如果發(fā)現(xiàn)門板內(nèi) 飾件缺少特征 產(chǎn)生縮痕與凹陷 開裂 產(chǎn)生氣泡等問題 就需要重新設(shè)置注 塑工藝參數(shù) 甚至還需要修改門板內(nèi)飾件模型和重新設(shè)計(jì)模具 13 通常這種工 作要反復(fù)很多次才能設(shè)計(jì)制造出優(yōu)質(zhì)模具 注塑出的產(chǎn)品質(zhì)量才能保證 如果 采用這種傳統(tǒng)方法生產(chǎn)出沒有缺陷的優(yōu)質(zhì)門板內(nèi)飾件勢必增加生產(chǎn)成本 延長 產(chǎn)品開發(fā)周期 如果采用注塑 CAE 技術(shù)來設(shè)計(jì)門板內(nèi)飾件模具 成型的門板內(nèi) 飾件常見的缺陷將會大大減少 這樣就會很大程度地減少傳統(tǒng)方法中反復(fù)試模 反復(fù)設(shè)計(jì)的問題 14 本課題采用注塑 CAE 技術(shù)來優(yōu)化設(shè)計(jì)門板內(nèi)飾件的某個部件模具 模具制 造加工前在注塑 CAE 軟件 Moldflow 上模擬仿真注塑成型過程 預(yù)測門板內(nèi)飾 件部件可能存在的充填不足 收縮變形等缺陷 然后采用更好的澆注系統(tǒng)方案 冷卻系統(tǒng)方案和注塑工藝參數(shù) 這樣設(shè)計(jì)制造的模具就會減少試模修模次數(shù) 提高制品質(zhì)量和降低成本等 有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義 ab 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 1 3 注塑 CAE 技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 塑料模具在制造業(yè)中有著舉足輕重的地位 傳統(tǒng)的塑料模具設(shè)計(jì)要經(jīng)過多 次試模修模才能生產(chǎn)出沒有缺陷的塑件 這樣就浪費(fèi)大量的人力物力 隨著數(shù) 學(xué) 力學(xué) 有限元學(xué)和計(jì)算機(jī)學(xué)的發(fā)展 注塑 CAE 技術(shù)逐漸發(fā)展起來 20 世紀(jì) 60 年代 Copper Ballman 和 Toor 最先用數(shù)值方法計(jì)算出了塑料 熔體在模具型腔中的流動過程 在此之后有許多研究人員對塑料熔體的一維流 動進(jìn)行了深入的研究 15 其中 Dusinberre 計(jì)算出了塑料熔體一維非穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì) 算模型 隨后 Hieher 將一維流動推廣到非牛頓流體的非等溫流動進(jìn)而得到了熔 體在模具型腔中的二維流動數(shù)學(xué)模型 該模型采用有限元差分法求解 16 在此 之后 Austin C 和 wangH P 采用了有限元分析法對冷卻過程的溫度場進(jìn)行了計(jì) 算 17 80 年代后期 研究人員采用了流動路徑法實(shí)現(xiàn)了對塑料熔體在型腔中充 填過程的三維流動分析 并用有限元法和有限差分混合法對模具型腔內(nèi)的溫度 壓力和速度進(jìn)行了求解 實(shí)現(xiàn)了用體積控制法來確定熔體流動前沿位置 18 90 年代后期 成型過程中的流動 保壓 冷卻 及翹曲變形都得到了深入的研究 隨后人們也開展了 CAE 與 CAD CAM 集成化研究 19 目前注塑成型 CAE 技術(shù)在國外已得到了普遍應(yīng)用 國內(nèi)開展塑料成型數(shù)值 模擬研究起步較晚 對于注塑成型 CAE 的應(yīng)用主要是依賴國外的 CAE 系統(tǒng)和 設(shè)備 自主的知識產(chǎn)權(quán)很少 目前華中科技大學(xué)自行開發(fā)了 HSCAE 軟件 并 和先前開發(fā)的 HSCAD 軟件集成 已經(jīng)成為國內(nèi)一套比較成熟的注塑成型 CAE 軟件 20 華中理工大學(xué)模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主開發(fā)了國內(nèi)第一個注塑 CAD CAE CAM 集成系統(tǒng) HSCZ O 21 北京華正模具研究所與美國 Ac Tech 公 司在目前國際上注塑成型 CAE 技術(shù)最新成果的基礎(chǔ)上一起開發(fā)了注塑成型的中 文輔助軟件 CAXA IPD 22 目前國際上知名的 CAE 軟件有 美國 Advanced CAE Technology 公司最新推出的注塑模 CAE 系統(tǒng) C MOLD3 1 澳大利亞 Moldflow 公司的注塑模 CAE 軟件 MF 美國和意大利 P 2 由于熔體填充過程比較均衡 型腔中各部分基本上可以被熔體同時充 滿 因此熔體密度變化很小 可假定熔體不可壓縮 3 熔體粘度大 相對于粘性剪切力而言 慣性力和質(zhì)量力忽略 4 忽略沿流動方向的熱傳導(dǎo) 僅考慮熱對流 在厚度方向 忽略熱對流 僅考慮熱傳導(dǎo) 5 充模過程中 熔體溫度變化范圍不大 視比熱容及導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù) 6 忽略熔體前沿附近噴泉式流動的影響 根據(jù)假設(shè)和簡化 可以由前面的基本方程推出如下方程組 2 7 0 y vb x ub 2 8 0 z u zx p 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 11 2 9 0 z v zy p 2 10 b 是型腔壁厚的一半 是 x 方向的平均流速 是 y 方向的平均流速 S u v 是流動率 對 2 7 和 2 8 兩式積分 可得速度場 2 11 b S x p u 2 12 b S y p v 將 帶入 2 6 中得到壓力場控制方程 u v 2 13 0 y p S yx p S x 熔體溫度在速度方向和厚度方向都會發(fā)生變化 劃分網(wǎng)格時需要沿壁厚方 向劃分差分網(wǎng)格 對每個單元體在壁厚方向上劃分為 N 層 運(yùn)用有限元和有限 差分混合法對能量方程 2 10 進(jìn)行熱對流項(xiàng) 粘性項(xiàng) 瞬態(tài)項(xiàng)和熱傳導(dǎo)項(xiàng)的 計(jì)算就可以得到溫度場 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 第 3 章 基于 Moldflow 的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本章首先對零件進(jìn)行有限元模型的建立 然后在 Moldflow 軟件內(nèi)進(jìn)行注塑 成型過程模擬分析 結(jié)合分析的結(jié)果進(jìn)行澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 1 有限元模型的建立 零件在三維造型軟件內(nèi)通過適當(dāng)?shù)母袷睫D(zhuǎn)化可以導(dǎo)入 CAE 軟件進(jìn)行有限元 網(wǎng)格劃分 CAE 軟件可以對有限元模型進(jìn)行溫度場 應(yīng)力場等模擬分析 3 1 1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 零件在三維造型軟件 UG 中常用的轉(zhuǎn)換格式有 stl 格式 igs 格式和 catia 格 式等 33 stl 格式轉(zhuǎn)換精度高 但對模型質(zhì)量要求高 igs 格式很容易轉(zhuǎn)換 但丟 失特征嚴(yán)重 catia 格式轉(zhuǎn)換精度一般 丟失特征程度一般 34 課題零件采用 catia 格式轉(zhuǎn)換 然后導(dǎo)入 moldflowCADdoctor 模型處理軟件 中進(jìn)行模型修 補(bǔ) 最后將修補(bǔ)的模型以 udm 格式導(dǎo)出 轉(zhuǎn)入 Moldflow 中 轉(zhuǎn)入 Moldflow 中 的模型如圖 3 1 所示 圖 3 1 導(dǎo)入的模型 3 1 2 網(wǎng)格劃分和修復(fù) Moldflow 軟件主要有三種網(wǎng)格類型 中面網(wǎng)格 Midplane 表面網(wǎng)格 Fusion 和實(shí)體網(wǎng)格 3D 35 中面網(wǎng)格由三節(jié)點(diǎn)的三角形單元組成 網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中間處 形 成單層網(wǎng)格 一般用于產(chǎn)品厚度方向遠(yuǎn)小于流動方向尺寸的模型 將三維流動 問題簡化為流動方向的二維問題 36 表面網(wǎng)格也是由三節(jié)點(diǎn)的三角形單元組成 網(wǎng)格創(chuàng)建在模型的上下兩層表 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 面上 一般用于薄壁實(shí)體模型分析 與中面模型不同之處是表面模型采用了一 系列相關(guān)的算法 將沿中面流動的單股熔體演變?yōu)樯舷卤砻鎱f(xié)調(diào)流動的雙股流 不過必須將所有表面網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行厚度方向的配對 低于 50 的匹配率將會 導(dǎo)致分析失敗 36 實(shí)體網(wǎng)格是由四節(jié)點(diǎn)的四面體單元組成 每一個四面體單元又是由四個中 面模型中的三角形單元組成的 利用 3D 網(wǎng)格可以更精確的進(jìn)行三維流動仿真 不過該模型技術(shù)難點(diǎn)多 計(jì)算量大 計(jì)算時間長 36 論文的塑件很薄 為了獲得較好的網(wǎng)格效果以及較精確的模擬分析 采用 表面網(wǎng)格來對模型進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分 零件網(wǎng)格劃分先采用軟件推薦尺寸全局網(wǎng)格邊長 32 05mm 弦高 0 1mm 合并公差為 0 1mm 網(wǎng)格設(shè)置如圖 3 2 所示 圖 3 2 初次網(wǎng)格設(shè)置 根據(jù)這個網(wǎng)格設(shè)置劃分的網(wǎng)格如圖 3 3 所示 圖 3 3 初次劃分的網(wǎng)格 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 劃分網(wǎng)格后查看網(wǎng)格統(tǒng)計(jì) 三角形單元數(shù)目 20898 個 節(jié)點(diǎn)數(shù)目 10943 個 柱體單元數(shù)目 0 個 網(wǎng)格連通區(qū)域 7 個 網(wǎng)格體積為 795 476cm3 網(wǎng)格面積為 4439 24cm2 自由邊數(shù)目 1203 個 共用邊數(shù)目 30744 個 交叉邊數(shù)目 1 個 配 向不正確的單元數(shù)目 0 個 相交單元數(shù)目 317 個 完全重疊的單元數(shù)目 4 個 復(fù)制柱體單元數(shù)目 0 個 三角形最小縱橫比為 1 16 在 Moldflow 軟件中網(wǎng)格單 元只有三角形 三角形縱橫比指三角形單元的底與高之比 三角形最大縱橫比 為 630 673 三角形平均縱橫比為 3 784 網(wǎng)格匹配百分比為 79 7 網(wǎng)格匹配率 指表面網(wǎng)格上下的匹配率 相互百分比為 69 7 Moldflow 模擬分析合理的網(wǎng)格要求 網(wǎng)格連通性為 1 三角形最大縱橫比 在 20 以內(nèi) 三角形平均縱橫比小于 6 網(wǎng)格匹配率大于 50 一般 80 以上才 能獲得良好分析效果 37 從上面的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)可以看出網(wǎng)格不理想 需要進(jìn)行網(wǎng) 格診斷和修復(fù) 網(wǎng)格縱橫比診斷和配向診斷如圖 3 4 3 5 所示 圖 3 4 網(wǎng)格縱橫比診斷 上圖是劃分的網(wǎng)格三角形縱橫比診斷圖 模型圖中有顏色的線條所指示的 是模型上的三角形單元 通過線條顏色和右邊的條幅顏色對比可以查看三角形 單元的縱橫比 從圖中可以看出三角形單元最大縱橫比為 630 7 顯然不符合網(wǎng) 格的三角形最大縱橫比在 20 以內(nèi)的要求 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 圖 3 5 網(wǎng)格配向診斷 圖 3 5 是網(wǎng)格配向診斷圖 網(wǎng)格配向指網(wǎng)格單元的取向 正確的網(wǎng)格配向 是網(wǎng)格外表面和圖中右邊條幅 頂部 顏色一致 網(wǎng)格內(nèi)表面和圖中右邊條幅 底部 顏色一致 這樣模型從外部看需要網(wǎng)格顏色全部和圖中右邊條幅 頂 部 顏色一致才是取向正確 從圖中標(biāo)識的配向不正確單元可以看出 網(wǎng)格顏 色和圖中右邊條幅 底部 顏色一樣的一些取向錯誤網(wǎng)格 這時要進(jìn)行重新劃分網(wǎng)格和網(wǎng)格的修復(fù) 網(wǎng)格的修復(fù)方法有自動修復(fù)和手 動修復(fù) 自動修復(fù)運(yùn)用網(wǎng)格修復(fù)向?qū)硇迯?fù)網(wǎng)格 手動修復(fù)有重新劃分網(wǎng)格法 刪除問題網(wǎng)格法 插入移動合并節(jié)點(diǎn)法 重新創(chuàng)建單元法 單元取向法等 重 新劃分網(wǎng)格時 網(wǎng)格尺寸設(shè)置越小 匹配率越高 可以逐漸以 5mm 縮減來重新 劃分幾次網(wǎng)格 得到理想匹配率的網(wǎng)格尺寸為全局網(wǎng)格 5mm 弦高 0 1mm 合 并公差 0 1mm 如圖 3 6 所示 圖 3 6 最終網(wǎng)格設(shè)置 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 修復(fù)后的網(wǎng)格如圖 3 7 所示 圖 3 7 最終劃分的網(wǎng)格 查看網(wǎng)格統(tǒng)計(jì) 三角形單元數(shù)目 18538 個 節(jié)點(diǎn)數(shù)目 9299 個 柱體單元數(shù) 目 0 個 網(wǎng)格連通區(qū)域 1 個 網(wǎng)格體積為 809 826cm3 網(wǎng)格面積為 4437 62cm2 自由邊數(shù)目 388 個 共用邊數(shù)目 27547 個 交叉邊數(shù)目 0 個 配 向不正確的單元數(shù)目 0 個 相交單元數(shù)目 0 個 完全重疊的單元數(shù)目 0 個 復(fù) 制柱體單元數(shù)目 0 個 三角形最小縱橫比為 1 157 三角形最大縱橫比為 19 334 三角形平均縱橫比為 2 86 網(wǎng)格匹配百分比為 81 9 相互百分比為 74 9 合理的網(wǎng)格要求 網(wǎng)格連通性為 1 最大縱橫比在 20 內(nèi) 平均縱橫比小于 6 網(wǎng)格匹配率大于 50 將劃分后網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì)信息和合理的網(wǎng)格要求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn) 行比較后 網(wǎng)格滿足要求 網(wǎng)格的診斷如圖 3 8 3 9 3 10 所示 圖 3 8 最終的網(wǎng)格縱橫比診斷 從圖 3 8 中可以看出 最大網(wǎng)格縱橫比為 19 33 滿足網(wǎng)格縱橫比的要求 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 圖 3 9 最終的網(wǎng)格連通性診斷 從圖 3 9 中可以看出模型網(wǎng)格顏色和圖中右邊條幅 已連接 部分的顏色 一致 模型網(wǎng)格連通性為 1 滿足網(wǎng)格要求 圖 3 10 最終的網(wǎng)格配向診斷 從圖 3 10 中可以看出網(wǎng)格顏色和圖中右邊條幅 頂部 顏色一致 網(wǎng)格配 向正確 從上述網(wǎng)格診斷圖分析可以證明網(wǎng)格合理 3 2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)指模具中從注射機(jī)噴嘴到型腔的塑料流動通道 可分為普通流道 澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類型 38 普通澆注系統(tǒng)由主流道 分流道 澆 口和冷料穴組成 如圖 3 11 所示 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時 應(yīng)從以下幾個方面綜合考 慮 38 1 通過澆注系統(tǒng)中澆口位置的合適選擇 以獲得外形清晰 尺寸穩(wěn)定 內(nèi) 應(yīng)力小 無氣泡 無縮孔 無凹陷的制件 2 制品的外形 尺寸和對外觀的要求也影響著整個澆注系統(tǒng)的形狀和尺 寸 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 3 多腔模中型腔的數(shù)量直接關(guān)系著澆注系統(tǒng)中分流道的布置 圖 3 11 臥式注射機(jī)用模具的澆注系統(tǒng) 38 1 主流道襯套 2 主流道 3 冷料井 4 分流道 5 澆口 6 型腔 3 2 1 理論最佳澆口位置分析 澆口位置的選擇非常重要 直接影響到塑件在注塑過程中的充填行為 收 縮行為 翹曲變形以及塑件的最終尺寸 機(jī)械性能水平和表面質(zhì)量等 39 理論最佳澆口位置指軟件根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析出的最佳澆口位置 在理 論最佳澆口位置分析之前要進(jìn)行材料和注塑機(jī)的選擇 塑料件常用的材料性質(zhì)和用途如表 3 1 所示 表 3 1 常用塑料特性和用途 40 聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚氯乙烯 PVC 聚苯乙烯 PS 共聚丙烯 腈 丁二烯 苯乙烯 ABS 聚酰胺 PA 聚碳酸酯 PC 聚砜 PSU 性質(zhì) 密度和結(jié) 晶度較低 質(zhì)地柔軟 透明性好 絕緣性好 抗彎疲勞 強(qiáng)度高 化學(xué)穩(wěn)定 性高 不 易燃燒 剛性大 電性能優(yōu) 良 較高沖擊 強(qiáng)度 良 好機(jī)械性 能 有良好的 力學(xué)性能 較低的熔 融粘度 在溫度變 化大時能 保持良好 的尺寸 對溫度很 敏感 用途 用于制薄 膜和日用 品 用于制作 機(jī)械零件 各種殼體 之類 用于制作 防腐管道 之類 常用于制 造儀表外 殼和各種 電氣設(shè)備 常用于各 種機(jī)械內(nèi) 飾件殼體 常用于制 作軸 軸 承外殼之 類 常用于凸 輪 蝸桿 外殼之類 用于制造 開關(guān) 電 刷等電子 元件 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 ABS 樹脂除具有表 3 1 中所列的有較高沖擊強(qiáng)度外 還具有其它方面的優(yōu) 點(diǎn) 耐低溫性 耐熱性 耐化學(xué)藥品性以及優(yōu)良的電氣性能 具有塑件成品尺 寸穩(wěn)定 容易加工 表面光澤好等特點(diǎn) 便于著色 涂裝 可以進(jìn)行熱壓 粘 接電鍍和焊接等二次加工 41 現(xiàn)在人們對轎車內(nèi)飾件向著耐熱 耐候 美觀和 低氣味等目標(biāo)追求 而 ABS 的各種良好性能可以滿足這種需求 所以被廣泛地 用作轎車塑料件的原材料 所以課題零件選擇 ABS 材料 課題選用的 ABS 材料的牌號為 Bulksam TM 21 材料制造商為 UMG ABS Ltd 熔體密度為 0 93569g cm3 固體密度為 1 0541g cm3 彈性模量為 2240MPa 泊松比為 0 392 剪切模量為 804 6 MPa 材料拉伸斷裂點(diǎn) 50 屈 服極限 100MPa 課題選用 ABS 材料的工藝參數(shù) 材料適用的模具表面溫度范圍為 45 到 85 推薦的模具表面溫度范圍為 65 材料的熔體溫度范圍為 235 到 275 推薦的熔體溫度為 255 材料的玻璃化溫度為 110 最大剪切應(yīng)力為 0 28 MPa 注射速率范圍為 148cm3 s 到 168cm3 s 推薦的注射速率是 159 cm3 s 保 壓壓力范圍為 140 MPa 到 160 MPa 推薦的保壓壓力為 152 9 MPa 42 選擇軟件默認(rèn)的注塑機(jī) 注塑機(jī)最大鎖模力 4000tonne 注塑機(jī)最大注射壓 力 500MPa 注塑機(jī)最大注射速率 500cm3 s 根據(jù)選擇的材料和注塑機(jī)進(jìn)行注塑工藝設(shè)置如圖 3 12 圖 3 12 工藝設(shè)置 按照圖 3 12 的注塑工藝設(shè)置進(jìn)行理論最佳澆口位置分析 可得理論最佳澆 口如圖 3 13 所示 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 20 圖 3 13 理論最佳澆口 從圖 3 13 中可以看出最佳澆口區(qū)域處于零件側(cè)面處 但是零件要求表面光 潔 所以為了零件表面質(zhì)量澆口應(yīng)該開設(shè)在側(cè)邊 根據(jù)零件結(jié)構(gòu) 澆口開設(shè)在 兩個長側(cè)邊較合適 零件長 803mm 寬 294mm 平均厚度 2mm 采用多澆口 澆注 零件屬于薄板零件 采用兩個澆口較合適 側(cè)邊處最佳澆口區(qū)域根據(jù)圖 中右邊條幅所示在零件圖中可以看出 這樣在側(cè)邊最佳澆口區(qū)域處選擇一點(diǎn)作 為第一個澆口位置 選擇的第一個澆口位置如圖中 A 點(diǎn)所示 以 A 點(diǎn)為第一個 澆口位置再進(jìn)行第二次最佳澆口分析以確定第二個澆口位置 如圖 3 14 所示 圖 3 14 第二澆口位置選擇 從圖中可以看出 深色區(qū)域?yàn)榈诙€最佳澆口位置 同樣為了使零件表面 光潔 第二個澆口位置也只能開設(shè)在側(cè)邊 根據(jù)零件結(jié)構(gòu) 可以選擇四個節(jié)點(diǎn) 作為第二個澆口位置 四個預(yù)選節(jié)點(diǎn)分別如圖中標(biāo)識為 B C D E 點(diǎn) 這樣 可以制定出四套澆口位置方案 A D 兩澆口位置構(gòu)成方案一 A E 構(gòu)成方案 二 A B 構(gòu)成方案三 A C 構(gòu)成方案四 對每個澆口位置方案進(jìn)行模擬分析 預(yù)測澆口位置方案是否可行 并對可行的澆口方案進(jìn)行比較分析以確定出最佳 澆口方案 下文將從充填時間 型腔殘余應(yīng)力 流動前沿處溫度和成型缺陷等 方面分別對澆口方案進(jìn)行分析 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 21 3 2 2 實(shí)際最佳澆口位置分析 1 澆口位置方案一 澆口位置 A D 構(gòu)成澆口位置方案一 A 點(diǎn)距大端 275mm D 點(diǎn)距大端 285mm 如圖 3 15 所示 圖 3 15 澆口位置方案一 充填時間指塑料熔體從澆口處進(jìn)入模腔直到整個模腔充滿的一段時間 43 對澆口位置方案一進(jìn)行流動分析后查看充填時間如圖 3 16 所示 圖 3 16 方案一充填時間 從充填時間圖可以看出 澆口位置方案一的充填最后區(qū)域出現(xiàn)充填不足 這樣注塑出來的產(chǎn)品就會缺邊 這種缺陷因?yàn)樽詈蟪涮畹淖畋^(qū)域離澆口位置 D 點(diǎn)很遠(yuǎn)而產(chǎn)生 所以不能采用澆口位置方案一 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 22 2 澆口位置方案二 澆口位置 A E 構(gòu)成澆口位置方案二 A 點(diǎn)距大端 275mm E 點(diǎn)距大端 350mm 如圖 3 17 所示 圖 3 17 澆口位置方案二 對澆口位置方案二進(jìn)行流動分析后 查看分析結(jié)果如圖 3 18 圖 3 18 方案二充填時間 從圖 3 18 可以看出 塑件充填完全 沒有出現(xiàn)欠注現(xiàn)象 充填時間是 2 856s 在最后充填的兩側(cè)區(qū)域取兩點(diǎn)查看的充填時間是 2 836s 和 2 517s 相 差 0 3s 基本實(shí)現(xiàn)充填平衡 從充填時間圖角度看 這種澆口位置方案合理 熔接痕一般產(chǎn)生于兩股料流相遇時 多產(chǎn)生于多澆口澆注方案中 熔接痕 的出現(xiàn)會影響塑件的外觀和強(qiáng)度 熔接痕的出現(xiàn)是很難免的 但一般要求不能 讓熔接痕出現(xiàn)在塑件應(yīng)力集中的部位以及塑件的主要表面區(qū)域 44 熔接痕如圖 3 19 所示 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 23 圖 3 19 方案二熔接痕 從圖 3 19 中可以看出 在塑件主要表面處出現(xiàn)了熔接痕 圖中兩個澆口位 置分布在塑件兩側(cè) 從澆口位置處流入的塑料熔體在塑件主要表面區(qū)域相遇而 形成圖中熔接痕 主要表面區(qū)域出現(xiàn)的這些熔接痕將會對塑件強(qiáng)度有很嚴(yán)重的 影響 而且這些熔接痕難以去除 將大大影響塑件的外觀 所以 圖中出現(xiàn)的 熔接痕情況是不能接受的 這種澆口位置方案是不能采用的 3 澆口位置方案三與方案四分析比較 澆口位置方案三和方案四如圖 3 20 所示 方案三由澆口位置 A B 構(gòu)成 A 點(diǎn)距大端 275mm B 點(diǎn)距大端 225mm 方案四由澆口位置 A C 構(gòu)成 C 點(diǎn) 距大端 320mm 圖 3 20 兩種澆口位置方案 a 方案三 b 方案四 ab 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 24 下面將從充填時間 流動前沿處溫度 頂出時的體積收縮率等方面對這兩 種澆口位置方案進(jìn)行全面考察 通過分析比較達(dá)到兩個目的 第一 考察這兩 種澆口位置方案是否可行 第二 在這兩種澆口位置方案中選擇較好的方案 1 充填時間 充填時間圖可以考察出充填是否完全 如果充填不完全 產(chǎn)品將成為廢品 另外從充填時間圖也可以分析出充填是否平衡 圖 3 21 兩種方案的充填時間 a 方案三 b 方案四 從圖 3 21 中可以看出 澆口位置方案三和澆口位置方案四充填充分 沒有 出現(xiàn)欠注現(xiàn)象 所以澆口位置方案三和澆口位置方案四從充填角度來說可以采 用 從澆口位置方案三充填時間圖上最后充填區(qū)域取兩個節(jié)點(diǎn)的充填時間是 3 302s 和 2 588s 相差約 0 7s 充填平衡性不強(qiáng) 澆口位置方案四最后充填區(qū) 域兩節(jié)點(diǎn)的充填時間是 3 414s 和 2 825s 相差約 0 6s 充填平衡性也不強(qiáng) 從 充填時間圖可以看出 澆口位置方案三的充填時間是 3 313s 澆口位置方案四 的充填時間是 3 422s 兩種方案的充填時間差不多 從充填時間角度說 兩種 方案優(yōu)劣差不多 2 流動前沿處溫度 流動前沿處溫度指塑料熔體流到型腔各處的溫度 44 流動前沿處溫度差異 越大 塑件翹曲變形越大 塑件越容易產(chǎn)生開裂等缺陷 流動前沿處溫度的變 化要在材料的熔體溫度范圍內(nèi) 如果溫度過高 材料將會發(fā)生降解 溫度太低 將會發(fā)生滯留 出現(xiàn)短射 44 ABS 材料的熔體溫度范圍為 230 到 280 所以 流動前沿處溫度要在這個范圍內(nèi)澆口方案才是可行的 ab 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 25 圖 3 22 兩種方案的流動前沿處溫度 a 方案三 b 方案四 流動前沿處溫度的變化是個很復(fù)雜的過程 受到剪切速率和塑件壁厚以及 澆口位置等影響 剪切速率產(chǎn)生剪切熱可以使溫度升高 壁厚薄的區(qū)域會出現(xiàn) 滯留現(xiàn)象就會降低溫度 澆口位置不同則溫度的變化又會不同 如圖 3 22 所示 澆口位置方案三流動前沿溫度圖左邊部分溫度先降低后上升 降低區(qū)域是溫度 隨熔體流動溫度場的降低 溫度上升區(qū)域是因?yàn)榧羟兴俾十a(chǎn)生的剪切熱使得溫 度上升 圖的右邊溫度一直都是上升的 主要是剪切熱作用 澆口位置方案四 流動前沿溫度圖左邊溫度先上升是剪切熱使之上升 右圖先降低后升高 先降 低是由于溫度場隨熔體前進(jìn)的降低 后升高是由于剪切熱作用 從圖中可以看 出 澆口位置三流動前沿處最小溫度是 252 5 最大溫度是 259 6 溫度變 化范圍在 ABS 材料熔體溫度范圍 230 280 范圍內(nèi) 材料不會發(fā)生降解和滯 留現(xiàn)象 從流動前沿處溫度來說此種方案可以采用 澆口位置四流動前沿處最 大溫度 258 1 最小溫度 253 3 溫度范圍也在 ABS 材料的熔體溫度范圍 230 280 內(nèi) 也不會發(fā)生材料降解和滯留現(xiàn)象 所以也可以采用此種方案 澆口位置方案三的溫差約 7 澆口位置方案四的溫差約 5 澆口位置方案四 的溫差比澆口位置方案三小 塑件翹曲變形也會比方案三小 所以從流動前沿 處溫度來說 澆口位置方案四更好 3 頂出時的體積收縮率 頂出時體積收縮率指塑件頂出時各處體積的收縮率 45 塑件頂出時體積收 縮率或最高最低體積收縮率差異越大 塑件越易產(chǎn)生縮孔 塑件強(qiáng)度越低 質(zhì) 量越差 翹曲變形越大 越易產(chǎn)生斷裂 45 材料的拉伸斷裂點(diǎn)一般在材料收縮 率為 50 處 所以 體積收縮率要小于 50 材料才不會因收縮而斷裂 ab 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 26 圖 3 23 兩種方案的體積收縮率 a 方案三 b 方案四 圖 3 23 中體積收縮率主要因冷卻收縮產(chǎn)生 從圖中可以看出 澆口位置方 案三的最大體積收縮率是 9 418 最小體積收縮率是 6 799 體積收縮率小 于極限收縮率 50 這種差異不會引起塑件斷裂 可以采用這種澆口位置方案 澆口位置方案四頂出時體積收縮率圖看出 最大體積收縮率為 5 314 最小是 0 1964 體積收縮率也小于 50 同樣這種差異也不會引起塑件斷裂 這種 澆口方案也是可以采用的 澆口位置四的最大體積收縮率比澆口位置方案三的 最大體積收縮率約小 4 這樣澆口位置方案四注塑的塑件變形會更小 產(chǎn)品質(zhì) 量會更好 所以從頂出時的體積收縮率角度來說 澆口位置方案四更好 4 氣穴分布 氣穴指模腔內(nèi)氣體所在的區(qū)域 氣穴越多 塑件產(chǎn)生的缺陷會越多 塑件 強(qiáng)度會越低 質(zhì)量越差 46 如果氣穴很多 則這種方案將不宜采用 圖 3 24 兩種方案的氣穴 a 方案三 b 方案四 ab a b 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 27 圖 3 24 中的氣穴形成主要有兩個原因 第一 外層塑料熔體冷卻固化的同 時內(nèi)層的熔體產(chǎn)生收縮形成真空而產(chǎn)生氣穴 第二 塑料熔體揮發(fā)氣體而產(chǎn)生 氣穴 從圖中可以看出 澆口位置方案三和澆口位置方案四的氣穴較少 從氣 穴來說 這兩種方案都是可以采用的 兩種方案的氣穴分布差不多 所以兩種 方案從氣穴來說優(yōu)劣相當(dāng) 5 第一主方向型腔殘余應(yīng)力 型腔第一主方向型腔殘余應(yīng)力指坐標(biāo)系中 x 方向上的殘余應(yīng)力 47 第一主 方向型腔殘余應(yīng)力越大 塑件越容易產(chǎn)生開裂等缺陷 而且型腔殘余應(yīng)力差異 也不能很大 差異很大也會產(chǎn)生開裂 47 當(dāng)塑件收縮達(dá)到屈服極限時就會出現(xiàn) 塑性變形 再加大應(yīng)力塑件就會斷裂 所以殘余應(yīng)力一般盡量小于屈服極限 即在 100MPa 范圍內(nèi) 圖 3 25 兩種方案的型腔殘余應(yīng)力 a 方案三 b 方案四 從圖 3 25 中可以看出澆口位置方案三的第一主方向型腔最大殘余應(yīng)力是 77 83MPa 最小殘余應(yīng)力是 50 87MPa 殘余應(yīng)力小于屈服極限 當(dāng)然塑件不會 斷裂 所以這種澆口位置方案可以采用 澆口位置方案四的第一主方向最大型 腔殘余應(yīng)力為 60 05MPa 最小殘余應(yīng)力為 30 66MPa 殘余應(yīng)力也小于屈服極 限 塑件也不會斷裂 所以方案四也可以采用 澆口位置方案四的最大型腔殘 余應(yīng)力小于澆口位置方案三的最大型腔殘余應(yīng)力 這樣澆口位置方案四的變形 就會小些 塑件質(zhì)量就會更好些 所以從第一主方向型腔殘余應(yīng)力角度來說 方案四優(yōu)于方案三 a b 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 28 6 熔接痕 從圖 3 26 中看出 兩種澆口位置方案的熔接痕主要出現(xiàn)在一些側(cè)邊區(qū)域 塑件主要表面區(qū)域光滑 側(cè)邊出現(xiàn)的一些熔接痕是允許的 可以通過一些塑件 后處理手段來去除 兩種澆口位置方案從熔接痕角度來說都是可行的 從圖中 也可以看出 兩種澆口位置方案的熔接痕分布差不多 所以從熔接痕角度來比 較兩種方案都差不多 圖 3 26 兩種方案的熔接痕 a 方案三 b 方案四 4 澆口位置方案改進(jìn) 從上面分析得到澆口位置方案四是較優(yōu)方案 可是這種方案充填平衡性不 好 所以需要進(jìn)行方案改進(jìn) 根據(jù)充填平衡性要求 將第二澆口位置 C 點(diǎn)移到 如圖 3 27 的 F 點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)分析 F 點(diǎn)距大端 388mm 這里的分析主要從各個方 面來分析改進(jìn)的澆口位置方案是否可以采用 然后與澆口位置方案四比較 考 察改進(jìn)的方案是否最優(yōu) 圖 3 27 改進(jìn)的澆口位置方案 ab 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 29 1 充填時間 此處將考察兩點(diǎn) 第一 塑件采用改進(jìn)的方案充填是否完全 如果塑件充 填完全則改進(jìn)的方案從充填角度來說可以采用 第二 塑件是否充填平衡 如 果充填平衡則改進(jìn)的方案最優(yōu) 圖 3 28 改進(jìn)方案的充填時間 從圖 3 28 中可以看出 充填時間為 3 319s 塑件充填完全 沒有出現(xiàn)欠注 現(xiàn)象 從充填時間角度來說 改進(jìn)的方案可以采用 塑件兩側(cè)最后充填區(qū)域的 某兩點(diǎn)充填時間分別為 2 978s 和 3 176s 相差 0 198s 基本實(shí)現(xiàn)充填平衡 所 以改進(jìn)的方案從充填時間來說最優(yōu) 2 流動前沿處溫度 此處主要考察從流動前沿處溫度來說改進(jìn)的方案是否可以采用 圖 3 29 改進(jìn)方案的流動前沿處溫度 ABS 材料的熔體溫度范圍為 230 280 從圖 3 29 中可以看出流動前沿 處最大溫度為 259 7 小于 280 所以塑件不會發(fā)生燒傷現(xiàn)象 材料不會發(fā) 生降解現(xiàn)象 流動前沿處最小溫度為 254 8 大于 230 這樣熔體在流動過 程不會發(fā)生提前凝固現(xiàn)象 塑件不會發(fā)生缺邊現(xiàn)象 從流動前沿處溫度來說 改進(jìn)的方案可以采用 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 30 3 頂出時的體積收縮率 此處將考察頂出時的體積收縮率的兩個方面 一方面從頂出時體積收縮率 角度來說改進(jìn)的方案是否可行 另一方面從體積收縮率角度來說 改進(jìn)的方案 是否最佳 圖 3 30 改進(jìn)方案的體積收縮率 從上面頂出時的體積收縮率圖可以看出 最大頂出時體積收縮率為 4 456 小于材料出現(xiàn)屈服形變時的 50 體積收縮率 所以改進(jìn)的方案可以采 用 改進(jìn)方案的最大體積收