XII注塑模具設(shè)計中基于MOLDFLOW的模流分析案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u17347注塑模具設(shè)計中基于MOLDFLOW的模流分析案例綜述 -1-183661.1MOLDFLOW模流分析簡介 -1-252361.2CAE分析前處理 -3-144481.2.1劃分網(wǎng)格 -4-132411.2.2進(jìn)行最佳澆口位置分析 -5-152171.3MOLDFLOW分析結(jié)果 -6-99791.3.1填充時間 -6-199641.3.2流動前沿溫度 -7-18061.3.3速度/壓力切換時的壓力 -8-206801.3.4氣穴位置預(yù)測 -8-223361.3.5熔接線 -9-44991.3.6回路冷卻液溫度 -10-203071.3.7塑件到達(dá)頂出溫度的時間 -10-36071.3.8塑件頂出溫度分布 -11-284671.3.9縮痕估算 -12-90461.3.10平均體積收縮率 -12-126621.3.11保壓壓力和保壓時間 -13-134811.3.12翹曲分析 -13-232391.3.13翹曲變形分析結(jié)果 -15-1.1MOLDFLOW模流分析簡介注塑模具從開始設(shè)計制造到投入使用都是一個非常復(fù)雜的流程，它也就是一個對于設(shè)計、修改、再加以設(shè)計不斷進(jìn)行優(yōu)化。其中較為重要的一個流程是采用計算機輔助工程技術(shù)(CAE)，與其他傳統(tǒng)模具設(shè)計技術(shù)相比，采用計算機輔助工程技術(shù)可以極高地改善和降低了生產(chǎn)效率，并且對于企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量等各方面還可以有所提升和保障。Moldflow軟件用于注射模具注射成型的深入優(yōu)化和分析，其主要功能為：優(yōu)化了塑件，通過Moldflow軟件對各種塑料的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，可以清楚地看出各種塑料可以廣泛使用的最小壁厚，進(jìn)而盡可能對各種塑料的結(jié)構(gòu)和尺寸都進(jìn)行了再一次優(yōu)化設(shè)計，減少了材料的消耗，縮短了塑件加工和成型的時間和周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；優(yōu)化了模具的結(jié)構(gòu)，通過Moldflow軟件的分析我們可以確定得到一個塑件的最好澆口數(shù)量和最佳澆口所在地點;另外還有利于分析模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)計的合理性，對于澆注系統(tǒng)的水路流道和模具冷卻系統(tǒng)水路布局進(jìn)行了優(yōu)化，以提高澆注模具的質(zhì)量；優(yōu)化注射工藝參數(shù)，Moldflow軟件能夠通過仿真分析模具的注射工藝流程參數(shù)，可以較為準(zhǔn)確地計算出模具在注射工藝中的壓力、鎖模力、塑料溶體填充的持續(xù)時間、模具和其他塑料溶體的溫度以及模具在冷卻過程中的持續(xù)時間，以便在設(shè)計時可以根據(jù)所分析的結(jié)果對模具的注射工藝參數(shù)進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化。1.2CAE分析前處理一般情況下，Moldflow分析過程如圖6-1所示：圖6-1Moldflow的分析流程1.2.1劃分網(wǎng)格由于這些塑件比較對稱，壁厚均勻，所以我們在設(shè)計時采用了將表面網(wǎng)格三維模型直接導(dǎo)入caddoctor軟件中，對模型進(jìn)行了簡化及修復(fù)，去除了尺寸較小的圓角、倒角及一個圓孔等特征(具體形狀如圖2所示)將這些簡化后的模型直接導(dǎo)入到Moldflow軟件中，進(jìn)行了網(wǎng)格的劃分，采用了雙層面網(wǎng)格，得到的計算結(jié)果見下圖6-2、6-3所示。圖6-2網(wǎng)格劃分結(jié)果圖6-3網(wǎng)格數(shù)量診斷1.2.2進(jìn)行最佳澆口位置分析我們運行初步分析，得到澆口最佳部位，如圖6-4所示，根據(jù)所得出的最佳結(jié)果，可以在對澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時以此為參考?？梢悦黠@看出最佳的進(jìn)澆口藍(lán)色區(qū)域分布在中部。由于考慮到產(chǎn)品外觀面及生產(chǎn)自動化，所以我們將進(jìn)澆口設(shè)置到圓邊潛進(jìn)膠。圖6-4最佳澆口位置根據(jù)最佳澆口的位置分析結(jié)果來對澆注系統(tǒng)的流道進(jìn)行設(shè)計，澆注系統(tǒng)的流道設(shè)計如圖6-5所示：圖6-5澆注系統(tǒng)流道的設(shè)計1.3MOLDFLOW分析結(jié)果1.3.1填充時間由于本模具采用的一模兩腔的結(jié)構(gòu)形式，在塑料溶體填充時，兩個型腔的填充時間應(yīng)該大致相同。圖6-6是塑件的填充時間示意圖，根據(jù)圖中的信息可以看出，兩個型腔的填充時間幾乎是一致的，并且在填充的過程中，并未出現(xiàn)塑料溶體滯留的現(xiàn)象，兩個型腔填滿的充填時間為1.65s，與我們所預(yù)期的填充時間2s相符，說明塑件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計是合理的。圖6-6填充時間示意圖1.3.2流動前沿溫度我們可以用一個簡單的方法來通過測量一個塑件的流動先導(dǎo)和溫度來確定一個塑件上焊接線。根據(jù)塑件流動前沿的溫度變化來推測塑料溶體從型腔中流出后的溫度變化，對于流動前沿溫度過低的塑件，在其成型過程中，塑料熔體在流動時所留下的焊接線比較明顯，這樣不僅會影響產(chǎn)品的美觀，還會影響產(chǎn)品的尺寸精度。根據(jù)圖6-7中的信息可以看出，塑件的流動前沿溫度的最高溫度為220.3℃，最低溫度為211.2℃，塑件的流動前沿溫度的溫度差?=4.1℃，塑件大部分區(qū)域的溫度都分布的比較均勻。從分析的結(jié)果來看，該塑件的結(jié)構(gòu)是合理的。圖6-7流動前沿溫度示意圖1.3.3速度/壓力切換時的壓力速度/壓力轉(zhuǎn)換時的壓力數(shù)據(jù)屬于單組數(shù)據(jù)，通常，v/p轉(zhuǎn)換時刻的壓力數(shù)據(jù)是整個注塑生產(chǎn)周期中都是最高的，未充填區(qū)域在圖中以灰色顯示。產(chǎn)品越是平衡，未填充的面積是相等的，且壓力會越小。如圖6-8所示，我們可以看出V/P切換壓力為18Mpa，兩個產(chǎn)品灰色區(qū)域面積相等。圖6-8速度/壓力切換時的壓力示意圖1.3.4氣穴位置預(yù)測氣穴的產(chǎn)生是因為塑料熔體在填充型腔時，塑料溶體相遇，部分氣體來不及排除型腔，被迫留在型腔中，導(dǎo)致塑件的表面或內(nèi)部形成或大或小的氣泡。根據(jù)圖6-9中的信息可以看出，該塑件的氣穴都主要集中在塑件內(nèi)壁的圓角處，可以通過開排氣槽來改善此現(xiàn)象。圖6-9氣穴分布示意圖1.3.5熔接線熔接線是兩股熔料相遇形成的，熔接線會使塑件的強度降低同時也會產(chǎn)生外表的缺陷。如圖6-10所示，該塑件在注塑過程中并沒有產(chǎn)生熔接線。說明了成型零件的設(shè)計是合理的圖6-10熔接線示意圖1.3.6回路冷卻液溫度模具的冷卻系統(tǒng)是否合理需要通過分析冷卻過程中溫度的變化是不是符合正常情況，只有合理的冷卻條件才能避免塑件發(fā)生翹曲變形，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。我們也可以優(yōu)化冷卻分析過程中存在的不合理的參數(shù)進(jìn)而去優(yōu)化模具的冷卻系統(tǒng)?；芈废到y(tǒng)中的冷卻液的升溫不超過2℃，這符合正常情況。且兩種方案中冷卻液的溫度變化差別也不大。因此冷卻系統(tǒng)的冷卻水水路的排布是合理的。圖6-11回路冷卻液溫度示意圖1.3.7塑件到達(dá)頂出溫度的時間從圖6-12中可以看出塑件到達(dá)頂出溫度的時間為7.573秒。在實際生產(chǎn)中，通常都會在此基礎(chǔ)上增加幾秒鐘的時間，以便于塑件能夠完全冷卻。圖6-12塑件到達(dá)頂出溫度的時間1.3.8塑件頂出溫度分布衡量一個冷卻系統(tǒng)的冷卻效果是否達(dá)到要求可以很直觀的從塑件的頂出溫度分布圖上看出。從圖6-13中可以看出塑件在頂出后的溫度為27.53℃。由此可見，該冷卻系統(tǒng)的設(shè)計能達(dá)到預(yù)期的冷卻效果。圖6-13塑件頂出溫度分布圖1.3.9縮痕估算縮痕是產(chǎn)品出現(xiàn)收縮現(xiàn)象產(chǎn)生凹痕缺陷，縮痕估算可以看出塑件上哪些部位存在缺陷，進(jìn)而去優(yōu)化參數(shù)。圖6-14為縮痕估算結(jié)果，可以看出塑件總體上大于0.03mm，圓孔底部有縮印。圖中并無過量的凹痕缺陷，且數(shù)量在要求范圍之內(nèi)，說明塑件的設(shè)計比較合理。圖6-14縮痕估算結(jié)果示意圖1.3.10平均體積收縮率體積收縮率分布的越為均勻越好，因為收縮不均會導(dǎo)致翹曲變形，甚至縮水，凹痕等缺陷。從圖6-15中可以看出塑件的體積收縮率分布的比較均勻，因此在塑件成型時并不會造成太過明顯的變形等缺陷。圖6-15平均體積收縮率示意圖1.3.11保壓壓力和保壓時間一般保壓壓力是注射壓力的80%左右，過低保壓壓力可能導(dǎo)致熔料射不滿而產(chǎn)生缺陷。根據(jù)計算得知，理想的保壓壓力應(yīng)在28MPa左右，經(jīng)過分析得到的保壓壓力為18MPa，是在可接受的范圍內(nèi)，故保壓壓力是合理的。圖6-16保壓壓力和保壓時間1.3.12翹曲分析翹曲變形是塑件產(chǎn)生的常見缺陷中的一種。翹曲變形產(chǎn)生的原因也有幾種，可能是脫模角度的選擇不合理，導(dǎo)致模具脫模時，塑件脫模不順利引起了塑件的翹曲變形；或者是成型零件的結(jié)構(gòu)不合理，剛度強度不夠，在注射過程中，不足以承受塑料溶體的壓力，導(dǎo)致塑件成型時發(fā)生翹曲變形；也有可能是注射工藝參數(shù)的設(shè)置不合理。下面將一一列出塑件在各個方向的翹曲變形量：圖6-17所有方向上的翹曲變形量圖6-18X方向上的翹曲變形量圖6-19Y方向上的翹曲變形量圖