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文檔簡介
1、<p> Moldflow 課 程 設(shè) 計</p><p> 題目:盒子蓋模流分析</p><p> 1 CAD三維模型的設(shè)計</p><p> 根據(jù)塑料件的幾何特征,量取其相關(guān)尺寸,其主視圖圖1-1與俯視圖圖1-2及相關(guān)尺寸如下所示:</p><p><b> 圖1-1</b></p>
2、<p><b> 圖1-2</b></p><p> 根據(jù)塑料件的幾何特征,在pore軟件中進行草繪,通過拉伸,抽殼,圓角等操作造型,從上圖可以看出零件長徑為60mm,短徑為40mm,深度為60mm,抽殼壁厚為1.5mm,如圖1-3</p><p><b> 圖1-3</b></p><p> 利用IG
3、S保存上面的文件,導(dǎo)出文件。</p><p> CAD模型的檢查,修復(fù)與簡化。</p><p> 首先,用moldflow CAD DOCTOR 軟件導(dǎo)進三維IGS文件,在 Translation狀態(tài)檢測出制件的主要問題為free edge,自動查找縫合修復(fù)后,確認問題的數(shù)量為都為0則可。再在simplification狀態(tài)下檢測出小的過渡圓角剔除就可以了。再對模型的小特征進行剔除簡化
4、,本制件主要是小的過渡圓角,自動查找修復(fù)后,其結(jié)果如下圖2-1:</p><p><b> 圖2-1</b></p><p> 檢查完畢后,導(dǎo)出。再導(dǎo)進moldflow insight進行連通性,自由邊的檢測,如果可以就能進入下一步設(shè)計,不行,再反復(fù)操作,直到滿足為止。</p><p><b> 網(wǎng)格的劃分</b>&
5、lt;/p><p> 根據(jù)制件的厚度和形狀,設(shè)置全局邊長,大約為厚度的2-3倍,這里為設(shè)置為4,進行生成網(wǎng)格,對于比較平而且大的平面可以設(shè)置大些的局部邊長,對于比較小的曲面也可以減小局部邊長。匹配率至少要達到85%,目的是為了使整體的節(jié)點數(shù)少些,降低分析時間,同時當節(jié)點達到一定數(shù)目時,匹配率也提高不了多少了。使精度和效率達到雙贏的效果。查看網(wǎng)格統(tǒng)計,連通區(qū)域要為1,邊細節(jié),配向細節(jié),相交細節(jié)都要為0。</p&
6、gt;<p> 劃分后,該制件網(wǎng)格為4510,匹配率為92.5%,相互百分比為90.2%,高于85%,自由邊,交叉邊,相交細節(jié)等都為0,符合要求。其結(jié)果如下:圖3-1</p><p><b> 圖3-1</b></p><p><b> 4 澆口位置的分析</b></p><p> 設(shè)置分析序列為:澆
7、口位置,分析后澆口位置后得到最佳澆口位置,結(jié)合該制件的結(jié)構(gòu)特征,我們選擇蓋子的頂部正中間為澆口較為合適,如下圖4-1所示,其匹配率達到了0.9727.制品的材料,選用PP材料,,</p><p><b> 。</b></p><p><b> 圖4-1 </b></p><p><b> 5 成型窗口的
8、分析</b></p><p> a.在成型窗口里,我們根據(jù)材料特點及分析結(jié)果,可以選取模溫為37.78度,圓整為38度,熔體溫度選擇239度,在其注射質(zhì)量達到最高0.9001時,其注射時間為0.2682s,其質(zhì)量XY圖如圖5-1所示:</p><p><b> 圖5-1</b></p><p> b.根據(jù)區(qū)域:2D幻燈片圖,可
9、以找到模具溫度為239時,注射時間最小為0.1888s,最大為1.016s,則取其中間位置注射時間0.6s,如圖5-2:</p><p><b> 圖5-2</b></p><p> 同時我們得到下圖,圖5-3,圖5-4,圖5-5,圖5-6。</p><p><b> 圖5-3</b></p><
10、p><b> 圖5-4</b></p><p><b> 圖5-5 </b></p><p><b> 圖5-6</b></p><p> 根據(jù)上圖我們看到,最佳選注射時間為0.6s,最大壓力降為12.77MP,最大剪切速率為2482,最大剪切應(yīng)力為0.1MP,材料給定最大剪切應(yīng)力為0.
11、25,1最大剪切速率為10000都在材料的性質(zhì)范圍內(nèi),符合要求,質(zhì)量達到90%。</p><p><b> 充填</b></p><p> 主要充填結(jié)果如圖:充填時間圖6-1,速度/壓力切換圖6-2,注射位置處壓力圖6-3</p><p> 圖6-1 圖6-2</p&
12、gt;<p><b> 圖6-3</b></p><p><b> 查看充填日志</b></p><p> 制品的充填階段結(jié)果摘要 :</p><p> 總體溫度 - 最大值 = 240.1514 C</p><p> 剪切應(yīng)力 - 最大值 =
13、 0.1553 MPa</p><p> 剪切速率 - 最大值 = 5075.3784 1/s</p><p> 制品總重量(不包括流道) = 12.5475 g</p><p> 凍結(jié)層因子 - 最大值 = 0.1231</p><p> 查看分析的結(jié)果,充填時間為0.6274s,壓力與速度
14、切換壓力為13.61MP,流動前沿溫度下降3.3℃,最低溫度主要在下蓋壁厚為1mm的筋板處。剪切速率最高為5075[1/s],壁上剪應(yīng)力最大為0.1553,小于材料許可的最大剪應(yīng)力,即使大于,也可以在實際成型工藝中,可通過提高熔體溫度或者降低注射速度來降低其剪應(yīng)力。</p><p> 7 流道的構(gòu)建及優(yōu)化</p><p> a.流道尺寸大小的確定</p><p>
15、; 熔體充模分析完成后,就可以著手流道系統(tǒng)的創(chuàng)建及其優(yōu)化了。流道系統(tǒng)的創(chuàng)建可通過流道系統(tǒng)向?qū)瓿伞_@里我們采用點澆口。</p><p> 選擇好流道類型后,就可以確定其尺寸了。流道系統(tǒng)厚度方向的尺寸與模架的選擇有關(guān)。從充填分析中的日志,可以看出,單個制品投影面積為22.3019,查閱相關(guān)手冊,制品至模仁上表面厚度h 1為20-25,取為20mm。模仁至定模板上表面的厚度h 3為20-25,取為20mm。制
16、品深度(分型面到制品頂面的距離)為60mm,所以定模仁厚度h 2=制品厚度+ h 1=80mm,定模板厚度h 4= h 2+ h 3=100mm。定模座板厚度一般為20mm。如圖7-1</p><p><b> 圖7-1</b></p><p> 確定制品流道系統(tǒng)直徑方向的尺寸。典型的點澆口直徑為0.25-1.6mm(參考文獻[1]P80),取為1mm。
17、對于PP材料,典型的分流道直徑為5.0-10.03mm(參考文獻[1]P106),取為5mm。主流道孔徑為6.35mm。主流道錐角度一般為2°-6°(參考文獻[1]P103),取為3°。</p><p> 1.流道系統(tǒng)向?qū)?chuàng)建</p><p> 流道系統(tǒng)的類型和尺寸初步確定后,就可以進行創(chuàng)建了。</p><p> 利用型腔復(fù)制導(dǎo)向
18、,根據(jù)模架大小,設(shè)置為一模八腔,列距為100,行距為80。采用流道系統(tǒng)向?qū)韯?chuàng)建流道,頂部流道平面Z取100mm。注入口直徑取6.35mm,考慮到澆口襯套孔徑可能高于定模板厚度(參考文獻[2]圖8-34),在此取高出尺寸為5mm,所以注入口長度為20+5=25mm,拔模角取3°。分流道直徑取5mm,截面為圓形。豎直流道,底部直徑取4mm,拔模角取3°,以便同澆口尺寸吻合。頂部澆口,始端直徑取4mm,末端直徑取1mm,
19、長度取2mm。</p><p> 流道系統(tǒng)的二維圖如圖所示:圖7-2</p><p><b> 圖7-2</b></p><p> 創(chuàng)建后整體圖如圖7-3所示:</p><p><b> 圖7-3</b></p><p> 流道充填分析的主要結(jié)果在日志中顯示如下:&
20、lt;/p><p> 最大注射壓力 (在 0.7675 s) = 44.3729 MPa</p><p> 充填結(jié)束時間 = 0.7725 s</p><p> 總重量(制品 + 流道) = 119.3287 g</
21、p><p> 最大鎖模力 - 在充填期間 = 26.7544 tonne</p><p> 制品的充填階段結(jié)果摘要 :</p><p> 總體溫度 - 最大值 (在 0.773 s) = 247.3509 C</p><p> 剪切應(yīng)力 - 最大值 (在 0.77
22、3 s) = 0.1808 MPa</p><p> 剪切速率 - 最大值 (在 0.773 s) = 6886.0835 1/s</p><p> 制品總重量(不包括流道) = 100.0666 g</p><p> 凍結(jié)層因子 - 最大值 =
23、 0.1160</p><p> 其主要結(jié)果如圖7-4,圖7-5所示:</p><p> 圖7-4 圖7-5 </p><p> 分析這些數(shù)據(jù),我們可以看到最大剪切應(yīng)力小于0.25MP,最大剪切速率小于10000,最大注射壓力為44.37MP小于112MP,都在規(guī)定范圍內(nèi),流動前沿溫度分布小于2度,所以符合要求。
24、 </p><p> 8 冷卻系統(tǒng)的構(gòu)建及方案的比較</p><p> 冷卻系統(tǒng)同樣是利用流道的構(gòu)建方式,先定點。連線,再進行網(wǎng)格劃分構(gòu)建。由于此塑件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,即要對型腔進行冷卻還要對型芯進行冷卻。由于該型芯比較深比較厚,所以可以用用隔水板冷卻。管道直徑以及隔水板信息如下: </p><p> 管道直徑為10mm,水管與制品之間距離為25mm,管道數(shù)量為
25、8mm,管道之間的距離為25mm,制品之外距離為100mm.隔水板直徑為14mm,長度為65mm,相鄰隔水板之間的距離為99mm。連接隔水板的的管道直徑為100mm。單根管道長度為525mm,8根管道所占的寬度為183mm。</p><p> 整體圖如圖8-1,圖8-2所示: </p><p> 圖8-1
26、 </p><p><b> 圖8-2</b></p><p> 進行冷卻分析,結(jié)果如圖8-3,發(fā)現(xiàn)冷卻介質(zhì)溫升過大,超過2度:</p><p><b> 圖8-3</b></p><p> 由于水路管道過長
27、,須改進管道,所以在水路中間位置增加一個進水口如下:</p><p><b> 圖 8-4</b></p><p> 分析回路主要數(shù)據(jù)圖如下:</p><p> 圖8-5 圖8-6</p><p><b> 8-7</b></p>
28、;<p> 。從圖8-5冷卻介質(zhì)溫度可以看出,冷卻介質(zhì)入水口和出水口溫差在2℃以內(nèi),滿足2-3℃要求。從圖8-6溫度,模具可以看出,制品內(nèi)部溫度較高,但是高出范圍均在10度以內(nèi),滿足要求。由圖8-7溫度曲線制品XY圖來看,在壁厚方向,上下表面溫差也很小,均在10℃以內(nèi),滿足20℃要求</p><p> 期分析日志主要結(jié)果如下:</p><p><b> 充填保
29、壓分析及優(yōu)化</b></p><p> 初次步包保優(yōu)化分析,分析序列選擇冷卻+充填+保壓,工藝設(shè)置中,冷卻設(shè)置,模具表面溫度設(shè)為37.8℃,熔體溫度設(shè)為239℃,開模時間設(shè)為5s,注射+保壓+冷卻時間(IPC時間)選擇自動。</p><p> 充填控制選擇注射時間,時間為1s,。速度/壓力切換選擇自動,保壓控制選擇%充填壓力與時間,保壓曲線設(shè)置中懸著默認的。完成設(shè)置后,雙擊
30、繼續(xù)分析。頂出時體積收縮率如圖9-1,注射位置處壓力XY圖如圖</p><p><b> 圖9-1</b></p><p><b> 圖9-2</b></p><p><b> 圖9-3</b></p><p><b> 圖9-4</b></
31、p><p><b> 圖9-5</b></p><p> 最大注射壓力 (在 0.7682 s) = 44.4015 MPa</p><p> 由圖9-2可以確定保壓時間為8s,由圖9-5確定降壓時間為2s,由圖.9-1發(fā)現(xiàn)遠端收縮率過大,說明保壓壓力過小。收縮率出現(xiàn)負值,說明保壓時間過長,澆口處收縮率過
32、大,說明說明降壓時間過短。結(jié)合分析后,改變保壓條件,依次改進可以得到以下幾種方案:在結(jié)果分析里,主要參數(shù)看得是頂出時制品的收縮率。</p><p> 方案1:模具表面溫度37.8,熔體溫度239,充填壓力增加為53MP,根據(jù)初步保壓充填分析,充填壓力與時間中三個階段時間分別計算得到為0.1s, 8s ,2s,如圖9-1-1保壓控制選充填壓力與時間,進行充填保壓分析如圖</p><p>
33、;<b> 圖9--1-1</b></p><p> 設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時體積收縮率如圖9-1-2:</p><p><b> 圖9-1-2</b></p><p> 從圖9-1-2看出頂出時體積收縮率為3.301%,還是比較大,可以繼續(xù)增大壓力。澆口附近出現(xiàn)負值,說明保壓時間過長。</p>&
34、lt;p> 方案2: 對方案1進行優(yōu)化,加大壓力到57MP,保壓時間改為4s,改變條件如圖9-2-1所示:</p><p><b> 9-2-1</b></p><p> 設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時體積收縮率如圖9-2-2:</p><p> 發(fā)現(xiàn)保壓時間差不多,去除了過保壓現(xiàn)象??墒鞘湛s率還是太大,所以可以繼續(xù)增大保壓壓力,而
35、澆口附近收縮率問題很大,主要是由于降壓時間太短引起的。</p><p> 方案3: 對方案2進行優(yōu)化,我們加大壓力到62MP,保壓時間為4s,降壓時間為5s,改變條件如下圖9-3-1:</p><p><b> 圖9-3-1</b></p><p> 設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時體積收縮率如圖9-3-2:</p><p&
36、gt;<b> 圖9-3-2</b></p><p> 澆口附近的欠保壓得到了一定的改善,范圍大大縮小,但澆口處收縮率還是大了一點點,所以繼續(xù)提高降壓時間。</p><p><b> 方案4: </b></p><p> 增大降壓時間為6s.減小保壓時間為3.5s.如圖9-4-1</p><p&
37、gt;<b> 圖9-4-1</b></p><p> 設(shè)置好參數(shù)后分析結(jié)果頂出時體積收縮率如圖9-4-2:</p><p> 如圖得到的頂出時體積收縮率為0.196%—1.996%,都在范圍內(nèi),所以這個方案符合要求。</p><p> 綜上4個方案里,第4個方案是最優(yōu)的。第四個方案的參數(shù)具體為:模溫38,熔體溫度為239,充填壓力為6
38、2MP,充填反應(yīng)時間為0.1s,保壓時間為3.5s,降壓時間為6s.</p><p> 10冷卻充填保壓翹曲分析</p><p> 翹曲分析,設(shè)置分析序列選擇為冷卻+充填+保壓+翹曲,工藝設(shè)置中,冷卻設(shè)置和流動設(shè)置保持不變,翹曲設(shè)置中,勾上分離翹曲原因,如圖10-1.其他默認。設(shè)置完成后,雙擊繼續(xù)分析。</p><p> 工藝設(shè)置如下圖,設(shè)置得;</p&
39、gt;<p> 圖10-1 </p><p> 翹曲分析后,總的變形以及各個因素的變形如圖10-2所示:</p><p><b> 圖10-2</b></p><p> a.冷卻不均變形如下圖10-3:</p><p><b> 圖10-3</b></p>
40、<p> b收縮不均變形如下: </p><p> 圖10-4 </p><p> c角變形數(shù)據(jù)如下圖10-5:</p><p><b> 圖10-5</b><
41、;/p><p> 綜上可以看出,主要是收縮變形引起的翹曲,但是這些翹曲變形都在可以接受的范圍內(nèi),所以不需要進行優(yōu)化分析。</p><p> 11 moldflow疑難解析</p><p> 1在劃分網(wǎng)格時,是起步階段,但應(yīng)該充分考慮節(jié)點數(shù)和匹配度的協(xié)調(diào)度的問題。</p><p> 2 流道設(shè)計時,特別是對于一模多腔的模具,應(yīng)該特別要注意
42、用鏡像復(fù)制流道時的,整體流道的連通性,這個很重要,否則就不能進行充填分析,出現(xiàn)這個問題應(yīng)該考慮最方便改變某些段流道,重新創(chuàng)點連線劃分網(wǎng)格,可以解決這個難題。</p><p> 3 對于比較深的殼內(nèi)零件進行創(chuàng)建冷卻水路時,應(yīng)該想到合理創(chuàng)建噴水管和隔水板,這樣達到的效果會比較好。對于該塑料件,冷卻水路布置比較麻煩,因為殼體內(nèi)的尺寸比較小。</p><p> 4 對于保壓分析,應(yīng)該充分考慮導(dǎo)
43、致收縮率的原因,在根據(jù)相應(yīng)情況作相信嘗試的改進,就會有比較好的效果。</p><p> 12 課程設(shè)計總結(jié)</p><p> 通過本次課程設(shè)計,使我熟悉地了解了moldflow這們課程,也對這個軟件有了很好的掌握,能夠用模流詳細地分析一些塑料制件成型的仿真過程。</p><p><b> 參考文獻</b></p><
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