基于Moldflow的水杯蓋優(yōu)化分析【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985摘要本課題以水杯蓋成型流動方案分析為例，運用MOLDFLOW軟件澆注系統(tǒng)優(yōu)化設計，能夠確定最佳澆口位置；對兩種澆注系統(tǒng)方案進行分析設計，結(jié)果得知方案一的澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為簡單，進料流動速度更快，受到壓力較小，充分展現(xiàn)了澆注系統(tǒng)設計突發(fā)作用；塑件結(jié)構(gòu)采用了一模兩腔的設計，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低制造成本，更多的企業(yè)使用MOLDFLOW技術進行工藝參數(shù)優(yōu)化；分析結(jié)果和實踐中一樣，說明了MOLDFLOW在注射模具優(yōu)化設計中有一定的可靠性。關鍵詞水杯蓋；MOLDFLOW優(yōu)化系統(tǒng)；注塑成型買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985目錄前言11緒論211模流分析基礎2111MOLDFLOW簡介2112MOLDFLOW模流分析流程212注塑成型基礎知識2121注塑成型原理22產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工藝性321塑件結(jié)構(gòu)與工藝性分析3211塑件工藝分析3212主要性質(zhì)422注塑機的材料選擇423確定澆口位置5231點澆口和側(cè)澆口分析5232分析結(jié)果53塑件模流分析631塑件結(jié)構(gòu)分析6311網(wǎng)格劃分6312網(wǎng)格修復732澆注系統(tǒng)設計7321兩種澆注方案7322創(chuàng)建冷卻回路8323開始分析8買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709854通過MOLDFLOW軟件模擬實驗941兩種方案分析結(jié)果對比9411充填時間9412速度/壓力切換時的壓力10413鎖模力10414頂出時體積收縮率11415模具溫度11416氣穴分布對比12417熔接痕1342實驗結(jié)果135注塑流動工藝分析結(jié)果1451流動分析的工藝參數(shù)14511填充工藝參數(shù)14512充填控制14513比熱和熱傳導率數(shù)據(jù)1552注塑材料數(shù)據(jù)16521兩個模型16522兩個階段16523其他數(shù)據(jù)16524模型細節(jié)1753工藝參數(shù)17531成型工藝參數(shù)17532矩陣求解器1854充填階段結(jié)束結(jié)果18總結(jié)19致謝20買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985參考文獻21買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709850前言隨著現(xiàn)代人們廣泛的需求越來越高，塑料制品在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活各個領域生產(chǎn)制造越來越多。對于塑料制品的生產(chǎn)中，生產(chǎn)出來的技術好壞關系到高質(zhì)量的模具設計；為了達到國家的技術水平，我們做出先進的模具生產(chǎn)設備，合理的加工工藝，優(yōu)越的快速發(fā)展到制造能力，提高生產(chǎn)效率。水杯蓋在人們?nèi)粘Ｉ钪袩o處不在，世界上的每個人都會用得到，然而每次走過的市場上也有各種各樣的水杯蓋，特別是看到驚奇靈巧又鮮艷的造型就能吸引消費者的眼球，為生產(chǎn)者們帶來利潤；因此，一個看似簡單又富有無限的商機，引人深思。本次設計的水杯蓋結(jié)構(gòu)非常簡單，它可以展現(xiàn)出一個人們最普通的生活用品的注塑成型過程，希望可以幫助能人們對身邊事物的了解。在我們眼前的水杯蓋，這就想到我們該如何用最快的效率做出來，并且降低成本，要考慮我們所學的模具基礎知識的CAD，UG，MOLDFLOW等這些軟件技術，其中MOLDFLOW的應用軟件最具有代表性，如今我國現(xiàn)代的模具行業(yè)有了新的發(fā)展特點的趨勢，整體結(jié)構(gòu)上取得不少成績，社會經(jīng)濟全球化信息不斷發(fā)展進程，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要向著大型、精密、復雜及高效長壽命快速方面發(fā)展。伴隨著產(chǎn)品技術含量不斷提高，模具向著信息化、數(shù)字化、精細化，自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化，產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。我國模具工業(yè)起步到飛躍發(fā)展，經(jīng)歷了半個世紀，模具專業(yè)有了很大發(fā)展并且有了很大的提高。對模具成型質(zhì)量發(fā)展提出更高的要求，廣泛的運用CAD，UG，MOLDFLOW技術，提高使用壽命還有許多人的使用數(shù)量，為了達到設計的目標，完成MOLDFLOW設計建模型腔，活塊以及各種零件，并且生成分析。所做的設計可以通過各種各樣的塑件的模具結(jié)構(gòu)作參考，設計的是高壓PP，采用的是一模兩腔注射。該產(chǎn)品采用點澆口注射和側(cè)澆口注射設置。澆注系統(tǒng)設計，注射模的澆注系統(tǒng)由主澆道、分澆道、進料口等部分組成,當制件的分型面確定后，在制件上與開模方向垂直的內(nèi)側(cè)或外側(cè)如果有側(cè)孔或側(cè)凹，會對制件的開?；蛎撃Ｐ纬烧系K設計過程中大量用模具設計，節(jié)短開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098511緒論11模流分析基礎111MOLDFLOW簡介模流分析軟件是全球注塑成型的解決生產(chǎn)方案的途徑，它可以模擬注塑整個過程，主要對注塑件模擬分析，MPI（MOLDFLOWPLASTICINSIGHT）具有強大的優(yōu)化分析功能，對模具工藝參數(shù)設置進行優(yōu)化，以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。112MOLDFLOW模流分析流程模流分析流程基本步驟新建項目導入CAD模型劃分網(wǎng)格網(wǎng)格診斷網(wǎng)格修復選擇分析類型選擇原材料創(chuàng)建澆注系統(tǒng)創(chuàng)建冷卻系統(tǒng)設定工藝參數(shù)分析計算獲取分析結(jié)果輸出分析報告12注塑成型基礎知識121注塑成型原理注塑成型的成型過程是先把材料從貯料室送入加熱室，使材料熔融；在冷卻和凝固之后，打開模具，取出制品，并在操作上完成一個塑模周期，并不斷重復上述周期的生產(chǎn)過程。成型的過程可分為三個階段填充階段，加壓階段，補償階段。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098522產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與工藝性21塑件結(jié)構(gòu)與工藝性分析211塑件工藝分析從圖21可以看出，是水杯蓋的主視圖和俯視圖，標注表達清楚。材料采用高壓PP，圖22就是水杯蓋零件圖。產(chǎn)品成型之后，表面光滑，無毛刺；從結(jié)構(gòu)來看，形狀簡單均勻，雖然型腔不大，但零件是生活中不可缺少的水杯蓋，大批量生產(chǎn)。圖21水杯蓋工藝圖22水杯蓋零件買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709853212主要性質(zhì)該塑件材料為PP,是一種半結(jié)晶的熱塑性塑料。具有較高的抗彎曲疲勞強度，耐磨、耐寒、耐水、耐油、化學穩(wěn)定性和電性能。密度為090091G/CM3；注塑成型時，熔點粘度高，成型的適宜模溫度80C左右，溫度不低于50C，溫度過高會產(chǎn)生翹曲現(xiàn)象。22注塑機的材料選擇根據(jù)造出的模型，通過軟件的計算得出V約為377982立方厘米。模具設計為一模兩腔。所以加上澆注系統(tǒng)的凝料，總重G約為1377982立方厘米。對于柱塞式注塑機GG機式中G塑件總重量（包括澆注系統(tǒng)）G機注射機的最大注射量一般GG機80從MOLDFLOW軟件中選擇熱塑性塑料注射成型機的注塑機。如表21表21注塑機主要技術參數(shù)最大壓力MPA螺桿增強比率注塑機最大鎖模力TONNE注塑機液壓響應時間（S）最大注塑機注射率CM3/S180107000219800250000E00323確定澆口位置231點澆口和側(cè)澆口分析我們利用MOLDFLOW分析可以直接結(jié)果。如圖23方案一直澆口如圖23（A）所示。在單型腔模具中，可直接進入型腔，減少壓力，注射速度很快，成型容易，模具簡單。方案二側(cè)澆口如圖23（B）所示。該澆口相對于分流道來說截面積很小，側(cè)澆口一般開在分型面上，從塑件的邊緣進料。它優(yōu)點是澆口易于機械加工，以保證加工精度，而且適用于各種塑料品種。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709854（A）直澆口（B）側(cè)澆口圖23兩種方案澆口位置232分析結(jié)果在這里我們需要的是快速的確定注射時間，一般情況下，實際生產(chǎn)澆口在軟件的最優(yōu)勢的區(qū)域，在薄壁注射很困難，需要更大的壓力，很難達到要求，壓力越大成本就越高。所以使用直澆口盡量往上面放，所以直澆口這是合理的最佳位置。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098553塑件模流分析31塑件結(jié)構(gòu)分析311網(wǎng)格劃分在網(wǎng)格劃分設計中，表面網(wǎng)模型是三角形單元組成的，3D網(wǎng)格實體適用于厚壁之處。這次我們使用的3D網(wǎng)格實體進行劃分分析得如下有圖31網(wǎng)格統(tǒng)計數(shù)據(jù)和圖32三維結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格模型圖31網(wǎng)格統(tǒng)計數(shù)據(jù)（A）網(wǎng)格模型（B）三維結(jié)構(gòu)圖32三維結(jié)構(gòu)與網(wǎng)格模型買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709856312網(wǎng)格修復網(wǎng)格劃分網(wǎng)格之后，就要進行信息統(tǒng)計。如圖33修復數(shù)據(jù)，網(wǎng)格分析結(jié)果沒問題。圖33修復數(shù)據(jù)32澆注系統(tǒng)設計321兩種澆注方案該模型設計為1模2腔結(jié)構(gòu)，根據(jù)最佳澆口位置的位置，設計兩種方案，如圖34所示一種是在水杯蓋的正中間，優(yōu)點是中間澆口進料，模具結(jié)構(gòu)簡單，進料速度快；另一種是在側(cè)澆口，但是制品成型過程中受壓力，時間長，會出現(xiàn)一個小的澆口痕跡，處理不當在使用時會有割手的情況發(fā)生，影響外觀質(zhì)量，增加成本。（A）方案一（B）方案二圖34澆注設計方案買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709857322創(chuàng)建冷卻回路冷卻下圖35所示圖35冷卻回路323開始分析然后進行分析，如下圖36得知圖36開始分析買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098584通過MOLDFLOW軟件模擬實驗41兩種方案分析結(jié)果對比411充填時間方案一型腔充填時間02367S，每段時間相差006S左右，熔體流動平衡；方案二型腔充填時間需要2903S，每段時間相差07S左右，熔體流動平衡，然而我們從兩種方案對比得知，方案一由于澆口進料型腔壓力小，所用充填時間較短，成型方案合理。（A）方案一（B）方案二圖41型腔充填時間買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或119709859412速度/壓力切換時的壓力從圖42看出方案一的壓力達到2251MPA，方案二的壓力達到1241MPA，方案二在初始射壓過高時，容易使塑件內(nèi)應力增加，剪切速率過高，超過材料許可范圍。為了能夠保證型腔完全充填，方案一未充填區(qū)域比方案二要小的多。（A）方案一（B）方案二圖42注射位置壓力413鎖模力鎖模力如圖43所示，方案一在025S左右鎖模力最大值5TONNE，方案二在3S左右鎖模力最大值不到5TONNE。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098510（A）方案一（B）方案二圖43鎖模力414頂出時體積收縮率頂出時體積收縮率如44所示，方案一，在02367S時間內(nèi)最大收縮率為1772；方案二，在2903S時間內(nèi)最大收縮率為1724。兩個數(shù)據(jù)都差不大，因此收縮率的改變可以調(diào)整保壓曲線使收縮率均勻一些。結(jié)果方案一比方案二合理。（A）方案一（B）方案二圖44頂出時體積收縮率415模具溫度溫度如圖45所示，方案一，在02367S之間模具溫度在表面上最高達到2553C；方案二，在2903S之間模具溫度在表面上最高達到225C。兩種方案都低于推出溫度，可以順利推出制品。兩種都可以。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098511（A）方案一（B）方案二圖45模具溫度416氣穴分布對比可以從兩種方案對比分析，如圖46所示，方案一，氣穴分布在分型面上；方案二，分布在塑件的兩側(cè)，這些氣穴都可以順利推出。（A）方案一（B）方案二圖46氣穴分布買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098512417熔接痕熔接痕又稱熔接線，熔接痕是兩股平行流動的溶膠波前之間的結(jié)合線。如圖47所示，此處設置在中間承受力較強，不容易產(chǎn)生裂紋。方案二是因為表面上澆注口較小，產(chǎn)生有壓力，容易堵塞，會使流道管崩裂。（A）方案一（B）方案二圖47熔接痕42實驗結(jié)果通過水杯蓋的模擬優(yōu)化分析結(jié)果可知，本題設計采用的1模2腔，點澆口的成型方案。因此結(jié)構(gòu)簡單，外觀光滑，吸引眼球；水杯蓋成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹破罚杂梅桨敢惠^為合適。雖然澆注系統(tǒng)簡單，但是可以大批量生產(chǎn)，充填型腔速度快。買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或11970985135注塑流動工藝分析結(jié)果51流動分析的工藝參數(shù)511填充工藝參數(shù)所分析要充填的最大體積為4000，每個時間段的最大迭代是50，收斂公差是1，所用的流動前沿方案是水平集；填充時間顯示了模腔填充時每隔一定間隔的料流前鋒位置。每個等高線描繪了模型各部分同一時刻的填充。中間結(jié)果中間結(jié)果類型恒定間隔寫入充填階段中間結(jié)果數(shù)量5保壓階段中間結(jié)果數(shù)量5冷卻階段中間結(jié)果數(shù)量3512充填控制分析結(jié)果主要通過不同的顏色顯示熔接痕流動的狀況和充填滿的過程。從查看結(jié)果得知，（警告302104此時間段的流動解決方案已偏離。）流動過程中偶爾出現(xiàn)情況，需要解決問題。可以看出充填時間相差不超過001，總體充填時間為0237S。如圖51所示圖51充填階段買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098514513比熱和熱傳導率數(shù)據(jù)比熱和熱傳導率都是熱學性能的指標。如表51所示，隨著溫度的增加，比熱就越增加，而熱傳導率降低。表51比熱和熱傳導率數(shù)據(jù)溫度TK比熱CPJ/KGK溫度TK熱傳導率KW/MK305150017860000309950001889347150021300000319950001898381150025310000339950001915392150030330000360150001901395150037040000380350001894399150011723E004400650001886402150019706E00443965000171740415005834000045885000173140715002614000047855000172641515002547000049865000172643615002622000051895000175953315002887000053915000175252注塑材料數(shù)據(jù)521兩個模型表52PVT和粘度材料數(shù)據(jù)模型材料系數(shù)PVT兩域修正TAITB54431500KB611200E007K/PA粘度CROSSWLFN03083TAUS16834E004PAD167267E013PAS買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098515D22631500KD300000K/PAA1304410A2T516000K522兩個階段表53比熱和熱傳導率數(shù)據(jù)液體階段固體階段數(shù)據(jù)B1M00013B2M10370E006B3M84852E007B4M00063B1S00012M3/KGB2S36310E007M3/KGKB3S20838E008PAB4S000241/K523其他數(shù)據(jù)表54計算方程數(shù)據(jù)接合點損失法方程DPEC1TAUWC2其中C100035PA1C2C217000機械屬性數(shù)據(jù)E115747700MPAE215308600MPAV1203580V2304400G125239000MPA熱膨脹CTE數(shù)據(jù)的橫向各向同性系數(shù)ALPHA1000011/CALPHA2000021/C524模型細節(jié)在模型細節(jié)設計中,使用3D網(wǎng)格實體進行劃分。網(wǎng)格的狀態(tài)統(tǒng)計表55表55模型細節(jié)模型細節(jié)數(shù)據(jù)值模型細節(jié)數(shù)據(jù)值網(wǎng)格類型3D四面體四面體單元數(shù)1027552四面體細化層指定的最小值6主流道/流道/澆口單元數(shù)36買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098516跨柱體單元半徑的層12總體積377982CM3零件節(jié)點總數(shù)零件節(jié)點總數(shù)主流道/流道/澆口單元的體積47798CM3四面體節(jié)點數(shù)200630最初充填的體積00000CM3柱體節(jié)點數(shù)35要充填的體積377982CM3柱體四面體連接節(jié)點數(shù)2要充填的零件體積330184CM3M3注射位置節(jié)點總數(shù)1要充填的主流道/流道/澆口體積47798CM3注射位置節(jié)點數(shù)是556731分型面法線DX00000DY00000DZ10000單元總數(shù)1027588總投影面積876769CM2零件單元數(shù)102758853工藝參數(shù)設置531成型工藝參數(shù)1模具溫度模具溫度表面，所選擇材料（PP）的溫度設置為5000C。2熔體溫度熔體這方面選擇材料選擇溫度是22000C。3模具熔體熱傳導系數(shù)填充50000000W/M2C保壓25000000W/M2C分離12500000W/M2C大氣溫度2500C4模擬運用“自動”進行，充填時間為02367S。5速度/壓力切換控制切換時間02352S切換壓力225089MPA切換體積9951866保壓控制采用的是充填壓力百分比與時間的關系進行控制，保壓控制類型充買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098517填壓力與時間，所以保壓控制類型80充填壓力與時間,保壓時間可以選擇10S。7零件體積、行程和最大鎖模力零件和冷流道的總體積377982CM3所需的最大鎖模力50823TONNE532矩陣求解器AMG矩陣求解器選擇自動使用的矩陣求解器AMG并行的線程數(shù)自動分析中使用的初始線程數(shù)254充填階段結(jié)束結(jié)果從循環(huán)開始的當前時間02367S總質(zhì)量287030G零件質(zhì)量251289G主流道/流道/澆口質(zhì)量35740G凍結(jié)體積21808注射壓力218125MPA最大鎖模力在充填期間50823TONNE速度/壓力切換的時間02352S速度/壓力切換時的注射壓力225089MPA速度/壓力切換時充填的體積995186買文檔就送您CAD圖紙全套，Q號交流197216396或1197098518總結(jié)本次對水杯蓋的模具的設計，經(jīng)過這么多天的努力，終于完成了畢業(yè)設計，雖然我盡了自己的最大的努力，但是還有許多不足的地方，請老師們指導。在設計的過程中，發(fā)現(xiàn)自己做這個任務時開始頭腦一點頭緒一點都沒有，積累的知識還不夠深，書到用時方恨少，由于沒有足夠的理論知識和平時上課的知識，比如在模流分析手動劃分網(wǎng)格許多次的試驗才得出結(jié)果，由于之前并沒有經(jīng)驗，以至于無法動手，最終還是查閱了大量的MOLDFLOW設計實例之后，才有動力。所以我的畢業(yè)設計如此艱難，一次一次的重復做畢業(yè)設計，一次次的失敗多次是因為WORLD不夠完美，使用掌握不透，文章內(nèi)容順序混亂，對于分析不知道該從哪里開始，因此我抽空時間去圖書館查詢了很多資料，還是自己的理解能力不夠好，我學會AUTOCAD、UG、MOLDFLOW這些軟件，但是這些都不是本身的特長。本次做的設計要知道澆口的位置正確是與否，影響塑件的成型質(zhì)量很大，所以合理選擇澆口位置和數(shù)量是提高塑件的質(zhì)量重要環(huán)節(jié)。應用MOLDFLOW軟件對塑件注塑成型過程模擬，預測在不同澆口位置和數(shù)量情況下的成型是否缺陷，確定最佳澆口設計方案，從而為模具開發(fā)、產(chǎn)品生產(chǎn)提供了很好的效果作用。用這個軟件優(yōu)化注塑模具澆口設計，減少成本的報廢率，提高塑件質(zhì)量，縮短產(chǎn)品周發(fā)期，大大提高模具企業(yè)的競爭力。希望以后的模具行業(yè)提高操作能力和掌握注塑的工藝性。對今后的發(fā)展起到足夠的支持作用。不過也就靠這些難題，我發(fā)現(xiàn)自己的缺陷很多，通過這次老師對我們的一次考驗，也是最后一次的深入的綜合復習，也是我們今后即將進入社會中的一種經(jīng)驗和見識。通過這次設計，讓我發(fā)現(xiàn)了自身知識的缺乏和不