基于moldflow的筆筒注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　基于Moldflow的筆筒注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 機(jī)械設(shè)計(jì)制

2、造及其自動化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></

3、p><p>　　摘要：本文主要闡述了筆筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概念以及筆筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀，主要包括了國內(nèi)學(xué)者在該領(lǐng)域所做的研究；同時闡述了筆筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢；主要通過對筆筒塑料件注塑成型過程中的最高溫度、流動前沿溫度、殘余應(yīng)力、氣穴、熔接痕、注射時間、冷卻時間這七項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行分析來比較所設(shè)計(jì)出的十種不同結(jié)構(gòu)筆筒的優(yōu)劣性。筆筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所涉及的設(shè)計(jì)方法主要包括Pro／E軟件制圖和Moldflow軟件注塑成型分析；使用Pr

4、o／E軟件畫出零件圖；采用Moldflow軟件仿真模擬實(shí)驗(yàn)的方法。以塑料筆筒為研究對象，介紹其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，提出了利用Moldflow軟件對所設(shè)計(jì)的塑料筆筒的成形質(zhì)量進(jìn)行比較分析，進(jìn)而得到一組優(yōu)化的成形工藝參數(shù)，為了更好的比較出十組筆筒塑料件結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，從而從十組設(shè)計(jì)方案中選出最優(yōu)的方案，我們要設(shè)置出權(quán)重對十組筆筒塑料進(jìn)行評分，分?jǐn)?shù)最高的為最優(yōu)方案，并可以根據(jù)分析的結(jié)果對注塑成型中的工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而得到優(yōu)化方案。這種方法有效的避

5、免了各個因素單獨(dú)分析所產(chǎn)生的片面性，有效的解決了從前成形工藝參數(shù)設(shè)置中出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，最終得到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：Moldflow軟件；Pro／E軟件；塑料筆筒；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　Structure Design of Plastics Pen Pot Based on Moldflow</p><p>　　ABSTRACT

6、：This paper expounds the concept of plastic pen pot structure design and the research status of plastic pen pot structure design, mainly includes some scholars of domestic and foreign in this field of research; And the d

7、evelopment trend of plastic pen pot design. Mainly through plastic injection molding process plastic pen pot of the highest temperature, flow front temperature, residual stress, cavitations, weld line, injection time, co

8、oling time this 7 of process parameters to analysis </p><p>　　KEY WORDS：Moldflow software；Pro／E software；plastic pen pot；structure design。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><

9、b>　　摘要I</b></p><p>　　Abstract錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1研究背景及意義1</p><p>　　1.2

10、 概況及現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 發(fā)展趨勢3</p><p>　　1.4 研究的方法與技術(shù)路線3</p><p>　　1.5 注塑成型件其產(chǎn)品常見的缺陷6</p><p><b>　　2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11</b></p><p>　　2.1 筆筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求11</p>

11、;<p>　　2.2 設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的筆筒注塑件11</p><p>　　3 材料的選擇14</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)要求14</p><p>　　3.2 材料的選擇14</p><p>　　4 基于Moldflow的注塑工藝模擬16</p><p>　　4.1 Moldflow和MPI/

12、Flow模塊分析過程16</p><p>　　4.2 應(yīng)用Moldflow和MPI進(jìn)行注射階段流動分析的方法16</p><p><b>　　5 結(jié)果分析24</b></p><p>　　5.1 結(jié)果分析項(xiàng)目24</p><p>　　5.2 權(quán)重設(shè)置24</p><p>　　5.3 設(shè)置

13、權(quán)重25</p><p><b>　　6 分析計(jì)算27</b></p><p>　　6.1分析計(jì)算方法27</p><p>　　6.2 對各項(xiàng)進(jìn)行評分27</p><p>　　6.3 計(jì)算各項(xiàng)的總分28</p><p>　　7 對方案進(jìn)行優(yōu)化30</p><p>

14、;　　7.1 方案的缺陷30</p><p>　　7.2 進(jìn)行優(yōu)化31</p><p><b>　　8 結(jié)論33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論&l

15、t;/b></p><p>　　1.1研究背景及意義</p><p>　　塑料與鋼鐵、水泥、木材并稱為四大工程材料。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，塑料的應(yīng)用也愈加廣泛[1]。塑料是一種用途廣泛的合成高分子材料，在我們的日常生活中塑料制品比比皆是。從我們起床后使用的洗漱用品、早餐時用的餐具，到工作學(xué)習(xí)時用的文具、休息時用的座墊、床墊，以及電視機(jī)、洗衣機(jī)、計(jì)算機(jī)的外殼，還有夜晚給我們帶來光明的各種

16、造型的燈具……塑料以它優(yōu)異的性能逐步地代替了許多已經(jīng)使用了幾十年、幾百年的材料和器皿，成為人們生活中不可缺少的助手。塑料集金屬的堅(jiān)硬性、木材的輕便性、玻璃的透明性、陶瓷的耐腐蝕性，橡膠的彈性和韌性于一身，因此除了日常用品外，塑料更廣泛地應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械、石油化工、機(jī)械制造、國防、建筑等各行各業(yè)。</p><p>　　時間進(jìn)入90年代，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，帶動了塑料工業(yè)的增長。塑料機(jī)械產(chǎn)業(yè)有了明顯的

17、提高，這就促使了注塑產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域從一般的日用、民用行業(yè)向國民經(jīng)濟(jì)的所有部門發(fā)展，并且具高技術(shù)含量和高附加值的注塑產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用不斷的增加，這就提升了我國注塑行業(yè)的整體水平。企業(yè)技術(shù)裝備、產(chǎn)品研發(fā)能力、產(chǎn)品應(yīng)用范圍和產(chǎn)品市場競爭的能力等方面與從前相比都有了較大的提高，使我國的注塑產(chǎn)品質(zhì)量接近于港臺同類產(chǎn)品的水平。2000年我國注塑產(chǎn)品消耗量約287萬噸；其中農(nóng)用注塑品占2.65萬噸、儲運(yùn)包裝注塑品占6.5萬噸、建筑行業(yè)注塑管件占22.6

18、萬噸、工業(yè)配套注塑件占127萬噸、日常用品注塑制品占128.2萬噸。我國的注塑行業(yè)主要生產(chǎn)配套產(chǎn)品，服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，市場需求量非常大，到2000年我國家電行業(yè)中的冰箱、熱水器、洗衣機(jī)、小家電等產(chǎn)品約需塑料配件產(chǎn)品50萬噸；電子電器、電視機(jī)、電腦等產(chǎn)品約需塑料配件產(chǎn)品50萬噸；250萬輛汽車約需注塑配件30萬噸；包裝儲運(yùn)物流產(chǎn)品約需塑料配件產(chǎn)品6.5萬噸。東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)增長速度很快，急需注塑產(chǎn)品的配套服務(wù)，這就促進(jìn)

19、了注塑行業(yè)發(fā)展 [1]。近年來</p><p>　　隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，愈來愈多的塑料產(chǎn)品應(yīng)用于工程實(shí)際中[2]。要想獲得高質(zhì)量的注塑產(chǎn)品，就需要優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案、高水準(zhǔn)的模具以及優(yōu)化的注塑成形工藝，這3個環(huán)節(jié)是缺一不可的。現(xiàn)在很多優(yōu)秀的三維造型軟件都已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確三維造型和模具的自動生成，例如Pro／E、UG等，而Moldflow軟件是注塑成形工藝方面的杰出代表[2]。Moldflow軟件是美國Mol

20、dflow公司的產(chǎn)品，其軟件包括三部分，其中一部分是Moldflow Plas—tics Insight簡稱為MPI。用戶可以利用MPI的技術(shù)在模具加工前用計(jì)算機(jī)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)進(jìn)行優(yōu)化，并可以模擬注塑成形的全過程，準(zhǔn)確的預(yù)測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制件中的應(yīng)力分布，制件的收縮和翹曲變形等，以便及早發(fā)現(xiàn)問題，從而獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品，縮短制模周期[3]，而且Moldflow軟件可通過模擬注塑成形的全過

21、程來評估、改進(jìn)和優(yōu)化塑料產(chǎn)品特別是薄壁塑料產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)和成形參數(shù)的設(shè)置，這就使注塑階段不必反復(fù)的試模，從而縮短新產(chǎn)品投放市場的周期并且降低了產(chǎn)品的制造成本 [4]。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)為利用Moldflow軟件對所設(shè)計(jì)筆筒注塑件進(jìn)行成型質(zhì)量分析，并根據(jù)分析結(jié)果改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使自己能夠熟悉和掌握完整的注塑模具的流動分析過程，并通過流動分析結(jié)果優(yōu)化注塑件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為今后從事注塑制品及注塑模的設(shè)

22、計(jì)優(yōu)化打下基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2 概況及現(xiàn)狀</p><p>　　筆筒是中國古代重要的文房用具，一直深受文人墨客的喜愛。早在唐代就大量使用的筆船、筆床和筆格這些都是筆筒的前身。但是它們都有各自的缺陷。筆船和筆床雖說造型別致，但容量有限，使用起來也不太方便。到了明朝中晚期，文人的案頭開始設(shè)置筆筒，因?yàn)楣P筒擱筆方便，所以很快就風(fēng)靡天下，并且一直流傳至今?，F(xiàn)代筆筒主要包括有：塑料筆

23、筒：主要是PV之類比較具有韌性的材料。木制筆筒：木制筆筒的材料幾乎不限制，主要是考慮因素是脆度不高，同樣需要帶點(diǎn)韌性的。金屬筆筒：金屬筆筒主要是以馬口鐵為主，輕巧而不生銹。竹制筆筒:這個很簡單，制作工藝也比較簡陋，主要是需要磨邊的工藝而已。泡沫筆筒：一般都是比較具有韌性的泡沫材料。木制筆筒和竹制筆筒基本是手工藝品，整個過程都可以依靠手工完成。其他類型的筆筒則需要通過機(jī)器來完成，尤其是塑料和泡沫筆筒，很多個成形環(huán)節(jié)都需要機(jī)器來完成，唯獨(dú)包

24、裝和修邊的過程是手工可以參與的。但隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，筆筒的形狀也做的各式各樣，花樣百出，大多以塑料為主，所以就有了現(xiàn)在的塑料筆筒。塑料筆筒最大的特點(diǎn)就是生產(chǎn)快，花樣多，外觀新穎，價格便宜。</p><p><b>　　1.3 發(fā)展趨勢</b></p><p>　　隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，愈來愈多的塑料產(chǎn)品應(yīng)用于工程實(shí)際中。要想獲得高質(zhì)量的注塑產(chǎn)品，就需要優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方

25、案、高水準(zhǔn)的模具以及優(yōu)化的注塑成形工藝，這3個環(huán)節(jié)是缺一不可的?，F(xiàn)在很多優(yōu)秀的三維造型軟件都已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確三維造型和模具的自動生成，例如Pro／E、UG等，而Moldflow軟件是注塑成形工藝方面的杰出代表[2]。這些先進(jìn)的的軟件在筆筒行業(yè)中應(yīng)用的越來越廣泛。</p><p>　　現(xiàn)在筆筒行業(yè)的發(fā)展中筆筒的設(shè)計(jì)越來越重要重要，設(shè)計(jì)決定著用料和生產(chǎn)的工藝，用料決定著耐用程度，生產(chǎn)則決定著實(shí)用，使用方便是筆筒

26、的最大競爭點(diǎn)之一，所以設(shè)計(jì)筆筒一定要盡量個性化一點(diǎn)，多用用戶角度出發(fā)。例如可以把企業(yè)的產(chǎn)品介紹；圖案或廣告語印制在筆筒上，又形成了一個廣告筆筒，是各大中小企業(yè)提升企業(yè)品牌知名度，提高企業(yè)文化形象的好產(chǎn)品。特別是在朋友相互串門，相互贈送，筆筒到哪，宣傳就到哪，是室內(nèi)外既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的流動廣告。把筆筒贈送給消費(fèi)者，使企業(yè)的品牌就可以達(dá)到長期的宣傳目的，收到意想不到的效果。</p><p>　　1.4 研究的方法與技術(shù)路

27、線</p><p>　　1.4.1Moldflow簡介及基于Moldflow的注塑成型模擬</p><p>　　利用注射成型CAE技術(shù)可以在設(shè)計(jì)階段對制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行評價，預(yù)測制品能夠產(chǎn)生缺陷，修改設(shè)計(jì)從而獲得最優(yōu)的方案。Moldflow Insight 軟件就是一種在注射成型軟件市場占有率最高、應(yīng)用最廣的CAE分析軟件。</p><p>　　使用Mol

28、dflow的注塑成型模擬的優(yōu)點(diǎn)有以下二點(diǎn)：</p><p>　　1.塑料制品設(shè)計(jì)的優(yōu)化</p><p>　　優(yōu)化設(shè)計(jì)塑料件的壁厚、澆口位置和澆口數(shù)量、流道系統(tǒng)等等。這些因素對于塑料制品的外觀結(jié)構(gòu)和質(zhì)量有很大的影響。以往塑料件的成型設(shè)計(jì)全憑產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)，這需要耗費(fèi)很多的人力物力，并且設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品的質(zhì)量也不是十分的可靠，不成功的話還需要反復(fù)的試驗(yàn)，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，增加了產(chǎn)品的

29、生產(chǎn)周期。而利用Moldflow軟件，可以快速地設(shè)計(jì)出最優(yōu)的塑料制品。節(jié)約了時間、降低了成本。</p><p>　　2.塑料模設(shè)計(jì)的優(yōu)化</p><p>　　由于塑料制品具有多樣性、復(fù)雜性等特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)上存在的局限性，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)通常要經(jīng)過反復(fù)試模才能成功。利用Moldflow軟件，可以對型腔尺寸、澆口位置及澆口數(shù)量、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，模擬注塑過程，減少試模次數(shù)。

30、 </p><p>　　3.注塑工藝參數(shù)設(shè)置的優(yōu)化</p><p>　　由于設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)上存在的局限性，設(shè)計(jì)人員很難準(zhǔn)確地設(shè)置出制品最合理的工藝參數(shù)，選擇合適的材料和確定最佳的方案。Moldflow軟件可以幫助設(shè)計(jì)人員確定最佳的注射壓力、熔體溫度、模具溫度、鎖模力、注射時間、保壓壓力和保壓時間、冷卻時間等工藝參數(shù)，從而注塑出最佳的塑料產(chǎn)品。</p><p>　　在注

31、塑成型過程中，塑料在型腔內(nèi)的流動和成型，與材料的性能、制品的形狀尺寸、成型壓力、成型速度、成型溫度、成型時間、型腔表面情況和模具設(shè)計(jì)等因素有關(guān)。因此，對一些形狀復(fù)雜、精度要求和質(zhì)量要求比較高的產(chǎn)品，即使是經(jīng)驗(yàn)非常豐富的設(shè)計(jì)人員，也很難保證一次成功。所以，在模具基本設(shè)計(jì)完成之后，可以通過注塑成型分析，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在缺陷，從而保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，提高模具的一次試模的成功率，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。</p><p>　　

32、1.4.2 Moldflow簡介及基于Moldflow的注塑成型模擬</p><p>　　MoldflowInsight軟件是源于1978年澳大利亞皇家墨爾本技術(shù)學(xué)院的Colin Austin開發(fā)出的流動分析軟件；同一時期，美國康乃爾大學(xué)K. K. Wang（王國欽）教授主持了CIMP（Cornell Injection Molding Program）項(xiàng)目，并于1986年成立Advanced CAE Techn

33、ology Inc.銷售C-Mold軟件。2000年Moldflow公司與美國Advanced CAE Technology Inc. 進(jìn)行了戰(zhàn)略性合并，并在美國納斯達(dá)克上市，在技術(shù)上將兩家公司的Moldflow軟件與C-Mold軟件全面融合，在2001年推出Moldflow Plastics Insight 3.0版本，使Moldflow在全球注射成型CAE軟件市場占有率大于80%，成為領(lǐng)先全球注射成型CAE軟件的公司。2008年Mo

34、ldflow公司并入全球最大的PC設(shè)計(jì)軟件公司Autodesk，在Moldflow Plastic Insight 6.2版本基礎(chǔ)上，于2009年7月推出了最新的Autodesk Moldflow Insight 2010版本。Mol</p><p>　　MPI是Moldflow一個系列的升級產(chǎn)品，是更為深入的塑料制件和模具設(shè)計(jì)分析的軟件，它具有十分強(qiáng)大的分析功能、可視化功能以及項(xiàng)目管理工具。這些功能可以使設(shè)計(jì)人

35、員進(jìn)行更深入的分析和優(yōu)化。MPI軟件可以對塑料制件的幾何形狀、材料選擇和工藝參數(shù)設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化。它可以模擬大部分的熱固性塑料和熱塑性塑料在注射成型過程中的制造工藝。簡單地說就是它可以模擬注射成型過程中的充填階段、保壓階段以及冷卻階段，同時能夠準(zhǔn)確預(yù)測出塑件成型后出現(xiàn)的缺陷和缺陷的位置，如塑件熔接痕的出現(xiàn)位置等。運(yùn)用MPI進(jìn)行分析，在設(shè)計(jì)時就可以預(yù)測出成型產(chǎn)品有可能出現(xiàn)的缺陷和所出現(xiàn)缺陷的位置，大大提高了產(chǎn)品一次試模的成功率，從而降低樂產(chǎn)品

36、的制造成本，縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期 [4]。Moldflow軟件可以模擬整個注塑過程以及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，可以評價和優(yōu)化組合整個過過程，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。</p><p>　　1.4.3 基于Moldflow的注塑成型過程模擬</p><p>　　Moldflow 的MPI/ Flow 模塊將注塑成形過程從

37、塑料件、模具的設(shè)計(jì)到工藝參數(shù)的設(shè)定一體化,它的分析過程如下</p><p>　　1.4.3.1 幾何建模</p><p>　　為了充模階段計(jì)算,就要給出一個求解區(qū)域。這個求解區(qū)域就是一個被確定的空間范圍,在這個范圍內(nèi)建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解。然而在Moldflow 軟件內(nèi)建模,也可以通過Moldflow的輸入接口輸入其他軟件的模型文件來建模。</p><p>　　1

38、.4.3.2 網(wǎng)格劃分析</p><p>　　所要分析的模型的網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格修改是MPI分析前處理中最重要的環(huán)節(jié)，同時也是最復(fù)雜、最麻煩的環(huán)節(jié)，需要我們認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行處理，這與其他內(nèi)容的有限元分析是一致的。并且網(wǎng)格劃分的合理性，會直接影響到產(chǎn)品的最終分析結(jié)果。Moldflow軟件可以根據(jù)幾何模型自動地生成網(wǎng)格。只需要輸入模型進(jìn)行劃分網(wǎng)格操作,系統(tǒng)就可以自動進(jìn)行網(wǎng)格劃分，非常的簡單、方便。</p>

39、<p>　　1.4.3.3 澆口位置及數(shù)量的確定</p><p>　　在Moldflow中，系統(tǒng)從產(chǎn)品上進(jìn)澆點(diǎn)開始分析熔融塑膠在型腔內(nèi)部的流動性為。熔融塑膠在型腔內(nèi)的流動形態(tài)在很大程度上決定了產(chǎn)品的成型質(zhì)量。在產(chǎn)品造型和成型材料既定的情況下，合理的進(jìn)澆位置是決定熔融塑膠在型腔內(nèi)流動形態(tài)的關(guān)鍵因素。如果要成型質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，就必須在產(chǎn)品上選擇最佳的進(jìn)澆位置。最佳的進(jìn)澆位置可以保證平衡的流動路徑和均勻的壓

40、力分布。合理地選擇澆口的數(shù)量與澆口的位置可以使注射壓力和保壓壓力有效的傳遞，達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)品成型效果。Moldflow 軟件可以根據(jù)塑件模型的幾何形狀及相關(guān)材料參數(shù)、工藝參數(shù)分析出最佳的澆口位置。設(shè)計(jì)人員可以在設(shè)置澆口位置時進(jìn)行澆口位置分析,根據(jù)Moldflow 軟件分析出的結(jié)果設(shè)置最佳澆口位置,這就避免了由于澆口位置設(shè)置不合理可能引起的制件缺陷。</p><p>　　1.4.3.4 材料及工藝參數(shù)設(shè)置</

41、p><p>　　根據(jù)材料的特性向用戶推薦成型工藝條件，對用戶分析分析工藝條件具有一定的參考價值。推薦工藝成型條件參數(shù)包括推薦的模具溫度、熔料溫度、熔料溫度范圍、模具溫度范圍、頂出溫度和材料的剪切應(yīng)力和剪切速率等。</p><p>　　所以在使用Moldflow進(jìn)行分析前,我們必須首先選定材料,然后在根據(jù)Moldflow推薦的工藝參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置。</p><p>　　

42、1.4.3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析</p><p>　　根據(jù)以上步驟得出試驗(yàn)結(jié)果，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，最后得出結(jié)論[5]。</p><p>　　1.5 注塑成型件其產(chǎn)品常見的缺陷</p><p>　　注塑成型過程中產(chǎn)品所出現(xiàn)的缺陷是由各種各樣的原因所造成的，包括材料、模具工藝參數(shù)到成型設(shè)備等在內(nèi)的很多因素都對塑料制品的質(zhì)量有著直接或間接的影響，這是一個綜合的因素的影響

43、。</p><p>　　注射成型質(zhì)量包括內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量兩方面。內(nèi)部質(zhì)量也叫性質(zhì)質(zhì)量，它包制品內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)(如結(jié)晶和取向)、制品的物理力學(xué)性能和熔接線強(qiáng)度，以及與材料收縮有關(guān)的制品尺寸和形狀精度；外部質(zhì)量主要指的就是表面質(zhì)量，它包括表面粗糙度和可觀查到的缺陷狀況等。最常見的表觀缺陷有縮孔、銀紋、流紋、暗紋、暗斑、氣孔、凹陷、白、燒焦、剝層、變形翹曲、沒有光澤、澆口裂紋、顏色不均、表面龜裂以及溢料飛邊等。然

44、而內(nèi)部質(zhì)量和外部質(zhì)量之間并不是互相獨(dú)立沒有關(guān)系的，比如，制品表觀的凹陷和縮孔通常就是由于塑料內(nèi)部收縮不均所造成的結(jié)果。注塑成型過程中塑料需要經(jīng)過受熱軟化、熔融、注塑、保壓和冷卻定型這五個階段的物理變化過程。塑料內(nèi)部會產(chǎn)生大分子定向、結(jié)晶以及殘余應(yīng)力等現(xiàn)象。注射成型過程中的成型條(例如注射速度、料筒溫度、注射壓力、注射量、鎖模力、螺桿背壓、撣具溫度)的選擇不合理或者模具自身存在的缺陷，因而會使注塑產(chǎn)品出現(xiàn)很多不良現(xiàn)象和缺陷。注塑產(chǎn)品出現(xiàn)的

45、缺陷種類有很多，而在實(shí)際生產(chǎn)中，主要考慮氣穴、熔接痕、最高溫度、冷卻時間等幾種重要的因素，本文主要針對這些因素進(jìn)行考慮的，并針對這幾種主要缺陷的特征、產(chǎn)生原因進(jìn)行分析并</p><p>　　本次分析我們主要通過研究：最高溫度、流動前沿溫度、殘余應(yīng)力、氣穴、熔接痕、注射時間、冷卻時間這七項(xiàng)工藝參數(shù)來分析筆筒的優(yōu)劣性。</p><p>　　1.5.1 最高溫度</p><p

46、>　　注塑時制品的最高溫度。從實(shí)際注塑成型方面考慮，最高溫度主要是受到注塑機(jī)料筒溫度的影響，注塑機(jī)料筒溫度越高注塑機(jī)消耗的電能也就越多，這樣會增加注塑的成本，所以從控制成本方面考慮要控制最高溫度。</p><p>　　1.5.2 流動前沿溫度的溫差</p><p>　　流動前沿溫度反應(yīng)制品的溫度分布的合理性。如果分布均勻，則說明合理，反之則不合理。如圖1-1。</p>

47、<p>　　圖1-1 流動前沿溫度</p><p><b>　　1.5.3殘余應(yīng)力</b></p><p>　　殘余應(yīng)力是導(dǎo)致制品變形的重要原因。</p><p>　　注塑件中存在3種殘余應(yīng)力：</p><p>　　1）與驟冷應(yīng)力伴生的殘余應(yīng)力；</p><p><b>　　2

48、）凍結(jié)分子取向；</b></p><p><b>　　3）構(gòu)型體積應(yīng)變。</b></p><p>　　有時驟冷應(yīng)力會通過制品中產(chǎn)生的氣泡或凹痕而自行消除，另外也可以通過熱處理來消除。構(gòu)型體積應(yīng)變只有通過熱處理才可以消除，這常常是不現(xiàn)實(shí)的，且在許多實(shí)際情況下并不重要。凍結(jié)分子取向大部分產(chǎn)生于“保壓”階段，若使保壓時間減少至最小會使凍結(jié)分子取向大為減少。減少凍

49、結(jié)分子取向的數(shù)值有降低模制產(chǎn)品“銀紋”的趨勢，從而改善尺寸熱穩(wěn)定性，制造出力學(xué)性能更穩(wěn)定的產(chǎn)品。</p><p><b>　　1.5.4 氣穴</b></p><p>　　氣穴是在成型制品內(nèi)部所形成的空隙，它主要影響制品的外觀和強(qiáng)度。</p><p><b>　　圖1-2 氣穴</b></p><p&g

50、t;　　根據(jù)氣穴形成的原因，可以把它分成兩類：</p><p>　　由于排氣不良等原因造成熔體中的水分或者揮發(fā)成分被封在成型材料中所形成的氣泡。</p><p>　　由于熔體冷卻固化時體積收縮而產(chǎn)生在塑件厚壁或凸臺、加強(qiáng)筋等壁厚不均勻處的氣泡。</p><p>　　氣穴產(chǎn)生的原因和相關(guān)的解決方法。</p><p><b>　　1.注

51、塑的工藝不當(dāng)</b></p><p>　　注塑工藝參數(shù)對氣穴的產(chǎn)生有直接的影響。如，注射速度過快、注射時間和周期太短、注射壓力太低、加料不合理、保壓不足、冷卻不均勻或冷卻不足，以及模溫和料溫控制不當(dāng)，都會引起塑件內(nèi)部產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。針對這些情況，可以通過調(diào)整注射時間和保壓時間、加強(qiáng)冷卻效果、調(diào)整進(jìn)料量等方法來避免產(chǎn)生氣穴。</p><p><b>　　2.模具的缺陷&l

52、t;/b></p><p>　　模具方面存在缺陷同樣會造成氣穴現(xiàn)象，比如澆口位置不合理、澆口截面太小、流道過于狹長、流道內(nèi)存在住氣死角以及模具排氣不良等。</p><p>　　針對上述原因，應(yīng)該主要考慮調(diào)整模具的結(jié)構(gòu)，將最佳澆口位置放在塑件厚壁處；增大澆口截面；減少狹長的流道；消除流道中的住氣死角；改善模具排氣狀況。</p><p>　　3. 注塑的原料不符合

53、要求</p><p>　　在有可能產(chǎn)生氣泡的情況下，就要充分的干燥原材料，降低水分含量，適當(dāng)降低料溫防止熔體熱分解，減少原材料中的揮發(fā)成分。</p><p><b>　　1.5.5 熔接痕</b></p><p>　　熔接痕影響制品的外觀和強(qiáng)度，產(chǎn)生熔接痕的原因有：熔體流動性不足，料溫較低；塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等。</p>&

54、lt;p>　?。?）熔體的流動性不足，料溫過低</p><p>　　在溫度較低的情況下，聚合物熔體的流動性、匯合性會降低，很容易出現(xiàn)熔接痕現(xiàn)象。針對這個原因，我們可以適當(dāng)?shù)奶岣吡贤埠妥⑺車娮斓臏囟?，同時降低冷卻介質(zhì)的流速、流量，保證較高的模溫。</p><p>　　（2）塑料件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理</p><p>　　塑件薄壁、厚薄相差太大或者是鑲嵌件過多都有可能

55、產(chǎn)生熔接痕現(xiàn)象。在熔體沖模的過程中，因?yàn)楸”谖恢贸淠５淖枇Ρ容^大，所以熔體分流總是在薄壁處匯合，并產(chǎn)生熔接痕現(xiàn)象。并且，熔接痕部位的強(qiáng)度會降低，會導(dǎo)致塑件在薄壁處有可能出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。針對這個現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中，要保證塑件壁一定的壁厚，并且盡量保持塑件壁厚的一致性。</p><p>　　通過Moldflow 軟件分析的結(jié)果可以提前預(yù)知熔接痕的發(fā)生位置，以采取相應(yīng)措施來防止熔接痕的發(fā)生。如圖1-3所示筆筒上

56、的熔接痕。</p><p><b>　　圖1-3 熔接痕</b></p><p>　　1.5.6 注射時間</p><p>　　在Moldflow系統(tǒng)中注射時間一方面是注射速度的一種表示方法，另一方面也是注射時間本身的表示。這里我們所說的注射時間是記錄分析過程中實(shí)際的注射時間，因此，注射時間對注塑成型結(jié)果的影響主要關(guān)系到產(chǎn)品的成型周期。<

57、/p><p>　　1.5.7 冷卻時間</p><p>　　冷卻時間主要取決于塑料產(chǎn)品的壁厚、模具的溫度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能。冷卻時間一般約為30s~120s。冷卻時間較短，將很難達(dá)到理想的冷卻效果；冷卻時間較長時，則會增長成型周期，有時還會造成產(chǎn)品脫模困難。冷卻時間的長短通常以保證產(chǎn)品脫模時不引起變形為原則。冷卻時間差值也要盡量的小，實(shí)現(xiàn)均勻冷卻[6]。</p><p

58、><b>　　2 筆筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 筆筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　塑料制品的結(jié)構(gòu)基本上由功能結(jié)構(gòu)、工藝結(jié)構(gòu)及造型結(jié)構(gòu)這三部分組成的。這三部分中功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是核心，工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在滿足功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。</p><p>　　當(dāng)制品在尺寸方面比例失調(diào)（例如厚度與長度不成比例），

59、或是塑料制品形狀復(fù)雜并且成型面積較大時，在注塑成型過程中熔體很容易出現(xiàn)在塑件的薄壁處流動受阻，因而出現(xiàn)填充不足的現(xiàn)象。所以在設(shè)計(jì)塑件的形體結(jié)構(gòu)時，應(yīng)該注意塑件的厚度與熔體充模時的極限流動長度的關(guān)系。</p><p>　　在注塑成型中對塑料件壁厚也有一定的要求，塑料件的厚度一般為1~3mm，大型塑料件的厚度為3~6mm，通常塑料件厚度超過8mm或小于0.5mm都是對注塑不利的。</p><p&g

60、t;　　功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心是要保證制品使用功能的實(shí)現(xiàn)，在充分分析制品功能的基礎(chǔ)上，來確定制品的整體結(jié)構(gòu)、材料、幾何形狀、幾何尺寸以及強(qiáng)度要求等。制品的結(jié)構(gòu)、形狀，在滿足其功能要求的前提下，盡量使制品簡潔、明了、可靠[7]。</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的筆筒注塑件</p><p>　　要想得到高質(zhì)量的注塑產(chǎn)品，就需要優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、高水準(zhǔn)的模具和優(yōu)化的注塑成形工藝，這3個環(huán)節(jié)是

61、缺一不可的?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多優(yōu)秀的三維造型軟件可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的精確三維造型，例如Pro／E、UG、CAD等三維造型軟件，本次我采用Pro／E作為筆筒設(shè)計(jì)的主要繪圖軟件。</p><p>　　2.2.1 Pro／E簡介</p><p>　　Pro/E是Pro/Engineer的簡稱，更常用的簡稱是Pro/E或Pro/E，Pro/E是美國參數(shù)技術(shù)公司 （Parametric Technology

62、Corporation，簡稱PTC）的重要產(chǎn)品，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。20世紀(jì)90年代以后，參數(shù)化造型理論已經(jīng)發(fā)展為CAD技術(shù)的重要基礎(chǔ)理論。使用參數(shù)化思想建模簡單方便，設(shè)計(jì)效率高，期應(yīng)用日趨廣泛。美國PTC公司率先使用參數(shù)化設(shè)計(jì)思想開發(fā)CAD軟件，其主流產(chǎn)品就是Pro/E。Pro/E作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今主流的模具和產(chǎn)品設(shè)計(jì)三維CAD/CAM軟件之一。<

63、;/p><p>　　Pro/E是新一代的產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)，它支持由設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的全過程。Pro/E是由眾多功能完善、相對獨(dú)立的功能模塊組成的，每一個模塊都有自己獨(dú)特的設(shè)計(jì)功能，這一點(diǎn)有點(diǎn)像Office辦公套裝軟件。用戶可以根據(jù)自身需要來調(diào)用其中的一個模塊來進(jìn)行設(shè)計(jì)，各個模塊創(chuàng)建的文件有不同的文件擴(kuò)展名。Pro/E采用的模塊方式可以分別進(jìn)行草圖繪制、創(chuàng)建三維實(shí)體模型、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的

64、需要進(jìn)行選擇使用。本次筆筒設(shè)計(jì)所用到的是創(chuàng)建三維實(shí)體模型這個模塊[8]。</p><p>　　創(chuàng)建三維實(shí)體模型是使用Pro/E進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的主要目的，因此零件模塊也是參數(shù)化實(shí)體造型最近本和最核心的模塊。使用Pro/E軟件進(jìn)行三維模型創(chuàng)建的過程實(shí)際上就是使用零件模塊依次創(chuàng)建各種特征的過程。</p><p>　　2.2.2 筆筒模型設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)

65、計(jì)選用了底面形狀為圓形、圓柱、長方形、正方形、正六邊形、正八邊形、圓槽、竹節(jié)形、雙孔和花形的十種完全對稱模型作為基本結(jié)構(gòu)，共設(shè)計(jì)了10種比較常見的筆筒結(jié)構(gòu)。然后使用Pro/E畫出這10種筆筒結(jié)構(gòu)的零件圖。如圖2-1</p><p>　　圓形 圓柱 八邊形</p><p>　　六邊形 正方形

66、 長方形</p><p>　　圓槽 四半圓 竹節(jié)形</p><p><b>　　雙孔</b></p><p>　　圖2-1 Pro/E筆筒零件圖</p><p><b>　　3 筆筒材料的選擇</b>

67、;</p><p>　　3.1 筆筒設(shè)計(jì)要求</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的制品是薄壁塑料筆筒，薄壁塑料筆筒屬于中等大小的塑料件，對于強(qiáng)度的要求不是很高。所以設(shè)計(jì)的基本要求如下：</p><p>　　(1)一般要求在22℃ 左右的溫度下，從0.8 m高的地方自由落體掉到水泥地面上不會出現(xiàn)破裂現(xiàn)象。</p><p>　　（2）塑料筆筒的壽命要大

68、于4年。</p><p><b>　　3.2 材料的選擇</b></p><p>　　通過對各種常用塑料材料的比較，最終選定ABS塑料作為此次設(shè)計(jì)的筆筒所使用的材料。</p><p>　　牌號為cycoloy c2950的ABS材料的信息如下：</p><p>　　1）牌號：cycoloy c2950。</p>

69、;<p>　　2）制造商：GE Plastics (USA)。</p><p>　　3）材料名稱縮寫：ABS。</p><p>　　4）材料類型：無定型材料，也就是非結(jié)晶型材料。</p><p>　　5) 數(shù)據(jù)來源：Non-Confidential。</p><p>　　6）纖維/填充物：未填充。</p><

70、p>　　3.2.1 ABS簡介</p><p>　　ABS樹脂塑料（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母縮寫）是丙烯腈（Acrylonitrile）、1,3-丁二烯（Butadiene）、苯乙烯（Styrene）三種單體的接枝共聚物。ABS樹脂塑料的分子式可以寫為（C8H8·C4H6·C3H3N）x，但實(shí)際上往往是含

71、丁二烯的接枝共聚物與丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%~35%，丁二烯占5%~30%，苯乙烯占40%~60%，三種物質(zhì)的最常見的比例是A:B:S=20:30:50。ABS塑料的成型溫度為180-250℃，但是最好不要超過240℃，因?yàn)榈珳囟冗_(dá)到240℃時樹脂會出現(xiàn)分解的現(xiàn)象。</p><p>　　牌號為cycoloy c2950的ABS材料推薦成型工藝條件：</p><p>

72、;　　1）模具表面溫度——70℃。</p><p>　　2）熔體溫度——275℃。</p><p>　　3）模具溫度范圍（推薦）——60℃~80℃。</p><p>　　4）熔體溫度范圍（推薦）——255℃~295℃。</p><p>　　5）絕對最大熔體溫度——315℃。塑料在填充過程中超過這個溫度就會發(fā)生降解。</p>&l

73、t;p>　　6）頂出溫度——113℃。產(chǎn)品在型腔內(nèi)降到這個溫度時強(qiáng)度已經(jīng)足夠高，可以開模頂出。</p><p>　　7）最大剪切應(yīng)力——0.4MPs。熔體受到的剪切力不宜超過該塑料能承受的最高剪切力。</p><p>　　8）最大剪切速率——40000s-1。熔體的剪切速率不宜超過塑料能承受的最高剪切速率。</p><p>　　3.2.2 ABS的基本特征&l

74、t;/p><p>　　ABS塑料呈淺象牙色，樹脂外形為粒狀或珠狀。它對水、無機(jī)鹽、酸、堿呈較穩(wěn)定的狀態(tài)，不溶于大部分醇類和烴類溶劑。吸水率很低。ABS塑料耐磨性很好，摩擦系數(shù)較低，但沒有自潤滑作用。它具有極好的低溫性能，在-40℃的低溫下仍表現(xiàn)出良好的韌性。ABS的分子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使它不易結(jié)晶而呈無定形狀態(tài)，因而具有低的熔體黏度、低的收縮率和良好的成型性。此外它的絕緣性能也很好。它還具有很好的電鍍性。此外AB

75、S塑料無毒，在接觸中對人體沒有有害作用。由于ABS塑料具有以上這些特點(diǎn)，符合筆筒設(shè)計(jì)的要求，所以ABS塑料很適合作為此次筆筒的成型材料。</p><p>　　4 基于Moldflow的注塑工藝模擬</p><p>　　4.1 Moldflow和MPI/Flow模塊分析過程</p><p>　　Moldflow和MPI/Flow模塊將注塑成型過程從塑件、模具的設(shè)計(jì)到工

76、藝參數(shù)的確定結(jié)合為一體，它的分析過程如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 Moldflow的MPI/Flow模塊分析流程圖</p><p>　　由于此次的設(shè)計(jì)的產(chǎn)品筆筒為薄壁實(shí)體，對薄壁實(shí)體需要使用MPI的Fusion模塊，F(xiàn)usion模塊是基于Moldflow軟件的獨(dú)家專利的Dual Domain分析技術(shù)，Dual Domain分析技術(shù)可以使用戶直接進(jìn)行薄壁實(shí)體模型分析。這將原

77、來需要幾個小時甚至幾天的建模工作縮短為幾分鐘，并且無需進(jìn)行中型面網(wǎng)格的生成和修改。大大方便了我們的分析。</p><p>　　4.2 應(yīng)用Moldflow和MPI進(jìn)行注射階段流動分析的步驟</p><p>　　4.2.1 幾何建模</p><p>　　首先將Pro/E所畫出的的筆筒零件圖在Pro/E中保存副本中將文本的格式改成“STL”格式。將改好成“STL”格式的

78、文件導(dǎo)入Moldflow軟件中。如圖4-2給出的完全對稱的圓形幾何模型。</p><p>　　圖4-2 完全對稱的圓形幾何模型</p><p>　　4.2.2 網(wǎng)格劃分</p><p>　　所要分析的模型的網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格修改是MPI分析前處理中最重要的環(huán)節(jié)，同時也是最復(fù)雜、最麻煩的環(huán)節(jié)，因此需要我們認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行處理，這與其他內(nèi)容的有限元分析是一致的。并且網(wǎng)格劃分是

79、否合理，將直接影響到到產(chǎn)品的最終分析結(jié)果。</p><p>　　Moldflow軟件可根據(jù)幾何模型自動的生成網(wǎng)格。只要在菜單欄中單擊網(wǎng)格菜單，選中網(wǎng)格菜單中的生成網(wǎng)格命令，設(shè)定好對應(yīng)的全局網(wǎng)格邊長就可以立即自動生成網(wǎng)格。</p><p>　　在通常情況下，MPI軟件的自動網(wǎng)格系統(tǒng)會給出一個推薦的網(wǎng)格大小值，但是在某些情況下系統(tǒng)推薦的值可能并不適合。此時就需要設(shè)定網(wǎng)格邊長，網(wǎng)格邊長最好是產(chǎn)品

80、最小壁厚的1~1.5倍，這樣就能夠基本保證分析的精卻度。當(dāng)然了，網(wǎng)格大小越小分析的精度就越高，但是模型修改的的復(fù)雜程度和系統(tǒng)的計(jì)算量都會大大的提高。</p><p>　　生成網(wǎng)格后要對網(wǎng)格的狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，選擇網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)要確保網(wǎng)格的縱橫比的最大值控制在10~20之間，最好是小于6。網(wǎng)格匹配率應(yīng)大于85%，計(jì)算能夠順利進(jìn)行且結(jié)果精度高。否則要對網(wǎng)格的縱橫比進(jìn)行診斷來將縱橫比和匹配率控制在合理范圍內(nèi)。如果要提高匹配率，最

81、佳的處理方法就是修改網(wǎng)格邊長，網(wǎng)格平均邊長越小，網(wǎng)格精度越高，匹配率也越高。</p><p>　　網(wǎng)格的縱橫比診斷主要通過合并節(jié)點(diǎn)，交換邊來完成。</p><p>　　4.2.3 澆口位置及數(shù)量的確定</p><p>　　在Moldflow中，系統(tǒng)從產(chǎn)品上進(jìn)澆點(diǎn)開始分析熔融塑膠在型腔內(nèi)部的流動性為。熔融塑膠在型腔內(nèi)的流動形態(tài)在很大程度上決定了產(chǎn)品的成型質(zhì)量。在產(chǎn)品造

82、型和成型材料既定的情況下，合理的進(jìn)澆位置是決定熔融塑膠在型腔內(nèi)流動形態(tài)的關(guān)鍵因素。如果要成型質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，就必須在產(chǎn)品上選擇最佳的進(jìn)澆位置。最佳的進(jìn)澆位置可以保證平衡的流動路徑和均勻的壓力分布。合理地選擇澆口的數(shù)量與澆口的位置可以使注射壓力和保壓壓力有效的傳遞，達(dá)到預(yù)期的產(chǎn)品成型效果。</p><p>　　Moldflow軟件可以根據(jù)模型的幾何形狀和相關(guān)的材料參數(shù)、工藝參數(shù)分析出最佳的澆口位置。因此我們可以在設(shè)

83、置澆口位置之前首先利用Moldflow的Gate Location功能進(jìn)行最佳澆口位置的自動分析，根據(jù)這個分析得出的結(jié)果來設(shè)置澆口位置，這樣就避免了由于澆口位置設(shè)置不合理所引起的筆筒塑料件缺陷。</p><p>　　4.2.3.1 澆口位置的確定</p><p>　　最佳澆口位置分析可以找出產(chǎn)品上的最佳進(jìn)澆位置。如果產(chǎn)品上沒有設(shè)定進(jìn)澆點(diǎn)，在選定了塑料材料的情況下，最佳澆口位置分析會產(chǎn)生一個

84、最佳澆口位置；如果產(chǎn)品上已給出一個或多個澆口位置，在選定了塑料材料的情況下，最佳澆口位置分析會在現(xiàn)有的澆口位置布局下產(chǎn)生一個最佳進(jìn)澆位置，以滿足產(chǎn)品整體充填平衡。如果采用多點(diǎn)進(jìn)澆，可以依產(chǎn)品的幾何形狀現(xiàn)在適合的位置確定出一個澆口，在多次利用最佳澆口為分析功能依次找出其他可以滿足流動平衡的澆口位置。</p><p>　　首先在設(shè)置分析順序中選中“澆口位置”選項(xiàng)，然后選擇 “立即分析”，等待分析結(jié)果，分析結(jié)束后，如圖

85、4-3顯示。</p><p>　　圖4-3 最佳澆口位置</p><p>　　由圖3可知藍(lán)色為最好的澆口位置紅色為最差澆口位置。有分析日志日志中可以得到Moldflow軟件建議的澆口位置所靠近的節(jié)點(diǎn)。</p><p>　　4.2.3.2 澆口數(shù)量的確定</p><p>　　由于分析日志中有Moldflow軟件建議的澆口位置所靠近的節(jié)點(diǎn)，所以我

86、們通過節(jié)點(diǎn)的個數(shù)來確定澆口的數(shù)量。</p><p>　　4.2.3.3澆注系統(tǒng)創(chuàng)建</p><p>　　澆注系統(tǒng)是塑料熔體從注塑機(jī)噴嘴出來后，到達(dá)模腔之前在模具中流經(jīng)的通道。澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響塑料制品的內(nèi)在質(zhì)量和外觀。在上面確定好的最佳澆口位置設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，將“截面形狀是”選項(xiàng)選為圓形；將“外形是”選項(xiàng)選為錐體（由角度定）；將主流道的上端直徑設(shè)為3mm，下端直徑設(shè)為5mm。澆注系統(tǒng)

87、創(chuàng)建完畢后，我們需要對它進(jìn)行連通性診斷，檢查從主流道到模腔是否完全聯(lián)通。全部連通則澆注系統(tǒng)創(chuàng)建完畢。接下來就要對澆注系統(tǒng)劃分網(wǎng)格。</p><p>　　4.2.4 材料及工藝參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在使用Moldflow軟件進(jìn)行分析之前，我們必須選定材料。本次筆筒塑料件選擇GE（USA）公司的Cycoloy C2950作為注塑成形的材料，并且根據(jù)Moldflow所推薦的工藝參數(shù)進(jìn)行適

88、當(dāng)?shù)脑O(shè)置。</p><p>　　Moldflow根據(jù)材料的特性向用戶推薦成型工藝條件，對用戶分析分析工藝條件具有一定的參考價值。推薦工藝成型條件參數(shù)包括推薦的模具溫度、熔料溫度、模具溫度范圍、熔料溫度范圍、頂出溫度和材料的剪切應(yīng)力和剪切速率等。</p><p>　　牌號為cycoloy c2950的ABS材料推薦成型工藝條件：</p><p>　　1）模具表面溫度—

89、—70℃。</p><p>　　2）熔體溫度——275℃。</p><p>　　3）模具溫度范圍（推薦）——60℃~80℃。</p><p>　　4）熔體溫度范圍（推薦）——255℃~295℃。</p><p>　　5）絕對最大熔體溫度——315℃。塑料在填充過程中超過這個溫度就會發(fā)生降解。</p><p>　　6）頂

90、出溫度——113℃。產(chǎn)品在型腔內(nèi)降到這個溫度時強(qiáng)度已經(jīng)足夠高，可以開模頂出。</p><p>　　7）最大剪切應(yīng)力——0.4MPs。熔體受到的剪切力不宜超過該塑料能承受的最高剪切力。</p><p>　　8）最大剪切速率——40000s-1。熔體的剪切速率不宜超過塑料能承受的最高剪切速率。</p><p>　　如圖4-4、圖4-5、圖4-6。</p>

91、<p><b>　　圖4-4 推薦工藝</b></p><p>　　圖4-5 粘度VS剪切率</p><p>　　圖4-6 材料PVT屬性</p><p>　　4.2.5 設(shè)定注射位置</p><p>　　將前面澆口位置分析中所得到最佳澆口位置上建立的澆注系統(tǒng)的流道的上端設(shè)定為注射位置。</p>

92、<p>　　4.2.6 建立冷卻系統(tǒng)</p><p>　　冷卻對制品的質(zhì)量影響非常大，冷卻的好壞直接影響制品的表面質(zhì)量、機(jī)械性能和結(jié)晶度等。冷卻時間的長短決定了制品成型周期的長短，直接影響產(chǎn)品的成本。因此系統(tǒng)布局的合理性直接關(guān)系到冷卻效果，合理構(gòu)建冷卻系統(tǒng)顯得尤為重要。</p><p>　　冷卻分析有兩種類型：第一種，采用在指定冷卻時間的分析中，用戶需要給出成型周期，冷卻分析根據(jù)

93、這個時間來計(jì)算冷卻分析的結(jié)果。第二種，采用自動計(jì)算冷卻時間，系統(tǒng)根據(jù)以下兩個標(biāo)準(zhǔn)來計(jì)算所需要的成型周期。</p><p>　　在選擇分析順序中選擇“充填+冷卻”，完成分析類型的選定。然后在冷卻回路向?qū)е懈鶕?jù)自己的需要設(shè)定參數(shù)創(chuàng)建一個冷卻回路。冷卻回路通常由多條冷卻管道組成，冷卻管道的直徑隨著塑件厚度的增大而增大，尺寸范圍通常在8~12㎜之間。一般情況下，冷卻水管中心線與型腔壁的距離應(yīng)為冷卻管道直徑的1~2倍（通常

94、為12~15㎜），冷卻管道之間的中間距約為水管直徑的3~5倍。</p><p>　　4.2.7 工藝參數(shù)設(shè)定</p><p>　　注塑成型工藝參數(shù)的選擇與控制是影響注塑成型質(zhì)量的主要因素之一。它包含和溫度、壓力及時間有關(guān)的各參數(shù)，通過合理地調(diào)整這些參數(shù)值，可以生產(chǎn)出較高質(zhì)量的產(chǎn)品。</p><p>　　流動分析：用于預(yù)熱塑性高聚物在模具內(nèi)的流動。MPI模擬從注塑點(diǎn)開

95、始逐漸擴(kuò)散到相鄰點(diǎn)的流動前沿，直到流動前沿擴(kuò)展并充填完制品上最后一個點(diǎn)，完成流動分析計(jì)算。流動分析的目的是活的最佳保壓階段設(shè)置。</p><p>　　充填分析：模擬熔體從進(jìn)入模腔開始，到熔體到達(dá)模具模腔的末端的過程。計(jì)算模腔被填滿過程中，流動前沿位置。預(yù)測制品在相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置下的充填行為，獲得最佳澆注系統(tǒng)設(shè)置。模擬結(jié)果包括充填時間、壓力、流動前沿溫度、分子趨向、剪切速率、氣穴、熔接痕等。</p>

96、<p>　　冷卻分析：用來分析模具內(nèi)的熱傳遞，主要包含塑料件和和模具的溫度、冷卻時間等。冷卻分析的目的主要是判斷制品冷卻效果的優(yōu)劣，計(jì)算出冷卻的時間，確定產(chǎn)品的成型周期時間。</p><p>　　4.2.8 分析結(jié)果</p><p>　　充填分析結(jié)果主要用于查看塑料制品的充填行為是否合理，查看充填結(jié)果相關(guān)信息。流動分析結(jié)果包括充填時間、平均壓力、流動前沿溫度等。</p>

97、;<p>　　根據(jù)實(shí)行以上步驟后軟件經(jīng)過分析得出各項(xiàng)數(shù)據(jù)，我們從中記錄下筆筒的最高溫度、流動前沿溫度、殘余應(yīng)力、氣穴數(shù)、熔接痕數(shù)、注射時間、冷卻時間這七項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。并對十組試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析比較，最后得出最優(yōu)結(jié)論。</p><p>　　5 基于Moldflow的注塑過程的結(jié)果分析</p><p>　　5.1 結(jié)果分析的項(xiàng)目</p><p>　　經(jīng)過上述

98、的Moldflow軟件的分析，我們已經(jīng)獲得了大量的分析結(jié)果，從這些分析結(jié)果中篩選出我們此前設(shè)定好的最高溫度、流動前沿溫度、殘余應(yīng)力、氣穴、熔接痕、注射時間、冷卻時間這七項(xiàng)的分析結(jié)果。然后分別記錄下十組不同筆筒的最高溫度、流動前沿溫度、殘余應(yīng)力、氣穴數(shù)、熔接痕數(shù)、注射時間、冷卻時間這七項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　5.2 權(quán)重設(shè)置</b></p><p>

99、　　我們?yōu)榱烁玫谋容^出所設(shè)計(jì)的十組筆筒塑料件結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，從而從十組設(shè)計(jì)方案中選出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，我們要設(shè)置出合理的權(quán)重，通過權(quán)重來對筆筒做出最終的評分。</p><p><b>　　5.2.1 權(quán)重</b></p><p>　　權(quán)重是一個相對的概念，是針對某一指標(biāo)而言。某一指標(biāo)的權(quán)重是指該指標(biāo)在整體評價中的相對重要程度。權(quán)重表示在評價過程中，是被評價對象的不同側(cè)面

100、的重要程度的定量分配，對各評價項(xiàng)目在總體評價中的作用進(jìn)行區(qū)別對待。事實(shí)上，沒有重點(diǎn)的評價就不算是客觀的評價。</p><p>　　5.2.2 權(quán)重的設(shè)定方法</p><p>　　一般來說，設(shè)置權(quán)重的方法有以下3種： </p><p>　　(1)按主觀經(jīng)驗(yàn)來設(shè)置權(quán)重的方法。設(shè)置權(quán)重者根據(jù)自己以往的經(jīng)驗(yàn)來直接給指標(biāo)設(shè)定權(quán)重，通常適用于設(shè)置權(quán)重者對設(shè)置權(quán)重物體非常熟悉和了

101、解的情況下。 </p><p>　　(2)按主次指標(biāo)排隊(duì)分類來設(shè)置權(quán)重的方法。這是一種比較常用的方法，也稱A、B、C分類法。簡單的說，它的具體操作分為排隊(duì)和設(shè)置權(quán)重兩步：排隊(duì)是將考核內(nèi)容按照一定標(biāo)準(zhǔn)，如按照其對產(chǎn)品的重要性程度進(jìn)行排列；設(shè)置權(quán)重是在排隊(duì)的基礎(chǔ)上，按照內(nèi)容各自的重要性設(shè)置權(quán)重。 </p><p>　　(3)請專家調(diào)查來設(shè)置權(quán)重的方法。此種方法是聘請?jiān)O(shè)置權(quán)重方面的專家，對要設(shè)置

102、權(quán)重的內(nèi)容進(jìn)行深入的研究，首先每位專家各自獨(dú)立地對要設(shè)置的內(nèi)容設(shè)置權(quán)重，然后對每個要設(shè)置的內(nèi)容的權(quán)重取平均值，作為最終的權(quán)重。同樣的內(nèi)容，對不同的人來說，各個內(nèi)容的權(quán)重應(yīng)該是不一樣的；不同來源的數(shù)據(jù)權(quán)重也是不一樣的。所以在考核實(shí)踐中應(yīng)該綜合運(yùn)用各種方法科學(xué)設(shè)置權(quán)重。一般的做法主要是根據(jù)指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行權(quán)重設(shè)置，并可以根據(jù)自身的不同的需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 </p><p><b>　　5.3 設(shè)置權(quán)重

103、</b></p><p>　　為了更好的設(shè)置出最合理的權(quán)重，首先我們必須準(zhǔn)確的分析出我們所選定的七個項(xiàng)目各個項(xiàng)目所影響到的性能在筆筒質(zhì)量要求中的重要性程度。下面我們對各個項(xiàng)目的影響做了合理的分析，根據(jù)重要性程度進(jìn)行相應(yīng)的的權(quán)重設(shè)置，權(quán)重設(shè)置的范圍設(shè)為0到1。</p><p>　?。?）最高溫度：從實(shí)際注塑成形這面來考慮，最高溫度主要是受到注塑機(jī)料筒溫度的影響，注塑機(jī)料筒溫度越高

104、注塑機(jī)消耗的電能就越多。從注塑成型的制品——筆筒這面來考慮，筆筒屬于中等精度的塑料制品，并且筆筒的價格也不高，因此從控制生產(chǎn)成本的角度出發(fā)將該項(xiàng)目的權(quán)重設(shè)置為0.15。</p><p>　?。?）流動前沿溫度的溫差：筆筒設(shè)計(jì)中所有有效的結(jié)果的熔體的溫度差最好控制在15℃以內(nèi)，我們對比本次設(shè)計(jì)分析的溫差發(fā)現(xiàn)，所有溫差之間的最大差值為2.1℃。鑒于溫差對筆筒塑件可能造成收縮不均而引起翹曲的影響能力，所以將這項(xiàng)的權(quán)重設(shè)

105、置為0.05。</p><p>　?。?）殘余應(yīng)力：通常注塑件中存在3種殘余應(yīng)力：1.與驟冷應(yīng)力伴生的殘余應(yīng)力；2.凍結(jié)分子取向；3.構(gòu)型體積應(yīng)變。殘余應(yīng)力是導(dǎo)致制品變形的重要因素之一，對本次筆筒塑料件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析影響非常的大，因此這項(xiàng)的權(quán)重設(shè)置為0.25。</p><p>　?。?）氣穴：氣穴也稱作氣泡，它是在成型制品內(nèi)部所形成的空隙。根據(jù)氣穴形成的原因，我們可以把它分為兩類：由于排氣

106、不良等原因造成熔體中的水分或者揮發(fā)成分被封閉在成型材料中所形成的氣泡；由于熔體冷卻固化時體積收縮而產(chǎn)生在制品厚壁或者凸臺、加強(qiáng)筋等壁厚不均勻處產(chǎn)生的氣泡。氣穴的產(chǎn)生對筆筒塑料件外觀的影響很大，從分析結(jié)果可以看出，大部分氣穴都位于遠(yuǎn)離澆口位置的分型面附近，所以可以通過降低注塑速度、合理分布澆口位置、分型面排氣等方法減少氣穴，因?yàn)闅庋▽P筒塑件的影響較大，所以將氣穴的權(quán)重設(shè)置為0.12。</p><p>　　（5）熔

107、接痕：熔接痕是由于注塑過程中兩股料流交匯時形成的線條，熔接痕在制品上看上去很像一條刮痕或一條槽，尤其在透明制品上更為明顯，熔接痕影響制品的外觀和強(qiáng)度，產(chǎn)生熔接痕的原因有：熔體流動性不足，料溫較低；塑料制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等，它直接影響到產(chǎn)品的外觀甚至機(jī)械性能。因此該項(xiàng)目對本次設(shè)計(jì)的筆筒塑料件制品的影響很大，所以將熔接痕這項(xiàng)的權(quán)重設(shè)為0.15。</p><p>　?。?）注射時間：在Moldflow系統(tǒng)中注射時間一

108、方面是注射速度的一種表示方法，另一方面也是注射時間本身的表示。這里所說的注射時間是記錄分析過程中實(shí)際的注射時間，因此注射時間這項(xiàng)對注射結(jié)果的影響主要是關(guān)系到產(chǎn)品的成型周期。通過分析數(shù)據(jù)得到各組最大注射時間與最小注射時間的差1.1s，相對于成型周期來說該值的的影響不大。從注射速度方面考慮，對于注射筆筒塑料件制品的所有速度設(shè)計(jì)都較快，在保證成形質(zhì)量的前提下，該項(xiàng)數(shù)據(jù)對結(jié)果影響不大，所以將這的項(xiàng)權(quán)重設(shè)置為0.05。</p>&l

109、t;p>　　（7）冷卻時間：冷卻對制品的質(zhì)量影響非常大，冷卻的好壞直接影響制品的表面質(zhì)量、機(jī)械性能和結(jié)晶度等。冷卻時間的長短決定了制品成型周期的長短，直接影響產(chǎn)品的成本。冷卻時間主要取決于塑料產(chǎn)品的壁厚、模具的溫度、塑料的熱性能和結(jié)晶性能。冷卻時間一般約為30s~120s。冷卻時間較短，將很難達(dá)到理想的冷卻效果；冷卻時間較長時，則會增長成型周期，有時還會造成產(chǎn)品脫模困難。冷卻時間的長短通常以保證產(chǎn)品脫模時不引起變形為原則。冷卻時間