基于注塑模具CAE技術(shù)的熱流道關(guān)鍵技術(shù)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 南 京 工 程 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 專 業(yè)： 材料成型及控制工程（模具設(shè)計(jì)） 題 目： 基于注塑模具CAE技術(shù)的熱流道關(guān)鍵技術(shù)研究 第I頁 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或

2、集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　  指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部?jī)?nèi)容。 作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　

3、　 　 　　  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(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)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 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(guó)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

4、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 指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格

5、 3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及

6、附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等

7、級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □

8、中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”） 評(píng)閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)

9、： 一、答辯過程 1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、對(duì)答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu)

10、 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評(píng)定成績(jī)：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級(jí)前的□內(nèi)畫“√”

11、） 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 近年來，對(duì)注塑成型研究的主要目的是利用有限元和熱分析確定一個(gè)最優(yōu)的和有效的注射模具結(jié)構(gòu)中的冷卻/加熱管道。數(shù)據(jù)將用于有限元分析和熱處理，首先要確定澆口的最佳位置，其次是冷卻水道。虛擬模型分析表明那些等角的冷卻通道與常規(guī)冷卻模具相比，大大減少循環(huán)時(shí)間，同時(shí)明顯的改善塑件的表面光潔度。本文首先簡(jiǎn)述了MOLDFLOW 軟件，以及澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的建立原則，然后本文在澆注系

12、統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)建立原則的基礎(chǔ)上提出了幾種方案，并利用MOLDFLOW的模擬技術(shù)從各種方案中找到各自的成型缺陷，最后通過分析對(duì)比舍棄不合理的方案，從而找到這個(gè)制品的最佳成型澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)，以保證制品的成型質(zhì)量和成型周期。 關(guān)鍵詞 熱流道 冷卻系統(tǒng) 生產(chǎn)周期 模擬分析 moldflow軟件 塑料 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 Title：The optimization design of runner systems and CAE of the plas

13、tics piece Abstract In main objective of moldflow injection study was to determine an optimum and efficient design for conformal cooling/heating channel in the configuration of an injection moulding tool using FEA and thermal heat transfer analysis.These halves were used in the FEA and t

14、hermal analyses ,first determining the best location for gate and later the cooling channels.Analysis of virtual models showed that those with conformal cooling channels predicted a singnificantly reduced cycle time as well as marked improvement in the general quality of the surface finish when comp

15、ared to conventionally cooled mould .This text nutshell the software of moldflow and the establishment principle of the runner system and cooling system, then this text put forward a few projects that the runner systems and cooling systems build up the principle, making use of the moldflow simulatio

16、n technique to find out the molding bug of each of the various projects finally, passing to analyze the contrast to abandon the not reasonable project finally, thus finding out the best forming of this article to the runner system and cooling system, to make sure that reduce the cost of the produce

17、and shorten the period of produce availably. Keywords： hot runner system cooling system period of the produce moldflow plastic 第II頁 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 目 錄 前 言 1 第一章 緒論 2 1.1 本次課題的意義 2 1.2 本次課題的具體內(nèi)容 2 1.3 Moldflow軟件簡(jiǎn)介 2 第二章 分析方案的確定 5 2.1 多種澆注系統(tǒng)方案的確定 5 2.1.1 澆注系統(tǒng)各部分的

18、作用 5 2.1.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 6 2.1.3 澆口的分類和適用場(chǎng)合 7 2.1.4 具體方案的確定 8 2.1.5 熱流道應(yīng)用主要技術(shù)關(guān)鍵 10 2.1.6 熱流道模具的缺點(diǎn) 11 2.2 冷卻系統(tǒng)方案的確定 12 2.2.1 確定加熱與冷卻的原則 12 2.2.2 冷卻水道開設(shè)原則 13 2.2.3 具體方案的確定 14 2.2.4 工藝參數(shù) 15 第三章 基于MPI4.1的流動(dòng)分析模擬 18 3.1 產(chǎn)品模型的導(dǎo)入 18 3.2 模型的網(wǎng)格劃分 19 3.3 網(wǎng)格缺陷修改 22 3.3.1 網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì) 23 3.3.

19、2 網(wǎng)絡(luò)的初步修改 23 3.3.3 自由邊修改 25 3.3.4 重疊、交叉單元修改 26 3.3.5 網(wǎng)格最大縱橫比單元的修改 27 3.3.6 未定向單元修改 30 3.4 分析類型及順序的設(shè)置 30 3.5 產(chǎn)品注塑原料的選擇 31 3.6 澆注系統(tǒng)的建立 33 3.7 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建立 33 3.8 進(jìn)料口和進(jìn)水口的設(shè)立 34 3.9 工藝過程參數(shù)的設(shè)置 35 3.10 分析計(jì)算 35 第四章 基于MPI分析報(bào)告的產(chǎn)品方案選擇 37 4.1 流動(dòng)填充分析比較 37 4.1.1 三點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)的模擬流動(dòng)分析 37 4.2

20、 氣穴的比較 38 4.3 熔接痕的比較 39 4.4 制件翹曲的比較 40 4.5 澆注系統(tǒng)方案的初步選擇 41 4.6 冷卻系統(tǒng)的修改 42 4.7 產(chǎn)品成型方案的最終確定 43 第五章 基于正交試驗(yàn)工藝參數(shù)優(yōu)化分析 44 5.1 正交實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介 44 5.2 數(shù)值模擬與正交試驗(yàn)方法結(jié)合的多工藝參數(shù)優(yōu)化 47 5.2.1 基于正交試驗(yàn)多工藝參數(shù)優(yōu)化 47 5.3 基于MPI的產(chǎn)品工藝參數(shù)的單個(gè)因素?cái)?shù)據(jù)分析 51 結(jié) 論 59 致 謝 60 參考文獻(xiàn) 61 附 錄 62 第IV頁 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是《基于注塑模具CA

21、E技術(shù)的熱流道關(guān)鍵技術(shù)研究》。利用CAE軟件MOLDFLOW，可以對(duì)不同工藝條件下的塑料注射成型過程進(jìn)行模擬，幫助設(shè)計(jì)人員及早的發(fā)現(xiàn)模具和成型質(zhì)量方面存在的問題，從而可以優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和注射工藝參數(shù)，縮短產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)周期。 長(zhǎng)期以來，我國(guó)的注射模設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和直覺，通過反復(fù)試模、修模修正設(shè)計(jì)方案，缺乏科學(xué)依據(jù)，具有較大的盲目性，不僅使模具的生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，而且質(zhì)量也難以保證。對(duì)于大型精密、新結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，問題更加突出。隨著塑料制品應(yīng)用的日益廣泛，傳統(tǒng)的注射模生產(chǎn)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展對(duì)塑料制品產(chǎn)量、質(zhì)量和更新?lián)Q代速度的需求。多年來，人們一直期望能預(yù)測(cè)注射成型時(shí)塑料熔體在模具型

22、腔中的流動(dòng)情況及塑料制品在模具型腔內(nèi)的冷卻、固化過程，以便在模具制造之前就能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，修改圖紙而不是返修模具。注射模CAE技術(shù)的出現(xiàn)，使人們的這一愿望能變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。 注射模CAE技術(shù)就是根據(jù)塑料加工流變學(xué)和傳熱學(xué)的基本理論，建立塑料熔體在模具型腔中的流動(dòng)、傳熱的物理數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)值計(jì)算理論構(gòu)造其求解方法，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)在計(jì)算機(jī)屏幕上形象、直觀地模擬出實(shí)際成型中熔體的動(dòng)態(tài)充填、冷卻過程，定量地給出成型過程的狀態(tài)參數(shù)(如壓力、溫度、速度等)。利用注射模CAE技術(shù)可存樟具制造之前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和模擬來代替實(shí)際的試模，預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)中潛在的缺陷，突破了傳統(tǒng)的在注塑機(jī)上

23、反復(fù)試模、修模的束縛，為設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。CAE技術(shù)的應(yīng)用帶來的直接好處是省時(shí)省力，減少試模、修模次數(shù)和模具報(bào)廢率，縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，降低成本提高產(chǎn)品質(zhì)量。 第一章 緒論 1.1 本次課題的意義 通過模具分析技術(shù)即模具CAE技術(shù)從理論上分析并對(duì)注塑成型過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到各種分析結(jié)果，掌握塑料的使用性能和用途，完成與模具相關(guān)資料的外文翻譯。了解企業(yè)的模具設(shè)計(jì)流程和制造情況。掌握Moldflow等新軟件使用和模具加工的新工藝。優(yōu)化模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行澆口最佳數(shù)量和最佳位置的確定，尤其是對(duì)模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，完成冷卻分析、填充分析、翹曲分析等。應(yīng)用正交軟件

24、確定最佳的成型條件。找到造成該款產(chǎn)品產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的問題所在，提出對(duì)模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法，優(yōu)化試模工藝參數(shù)、為達(dá)到最終的合格。 1.2 本次課題的具體內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要模擬分析的是某電器公司的一款零件（其產(chǎn)品圖見圖1.1），通過Moldflow軟件分析多種澆注系統(tǒng)，通過對(duì)分析模擬結(jié)果的反饋從中選定出最佳的澆注系統(tǒng)。 圖1.1 產(chǎn)品外型 1.3 Moldflow軟件簡(jiǎn)介 Moldflow公司是一家專業(yè)從事塑料成型計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE）的軟件和咨詢公司，時(shí)塑料分析軟件的創(chuàng)造者，其MPI軟件是塑料CAE軟件公認(rèn)的領(lǐng)導(dǎo)者。Moldflow軟件可以模擬整個(gè)住宿過程這一過

25、程對(duì)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(píng)價(jià)和優(yōu)化組合整個(gè)過程，可以在模具制造之前對(duì)塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以Moldflow MPI4.1中文版進(jìn)行講解。 Moldflow Plastic Insight(MPI)是一個(gè)提供深入制件和模具設(shè)計(jì)分析的軟件包，它提供強(qiáng)大的分析功能、可視化功能和項(xiàng)目管理工具。這些工具使客戶可以進(jìn)行深入的分析和優(yōu)化。MPI使用戶可以對(duì)制件的幾何形狀、材料的選擇、模具設(shè)計(jì)及加工參數(shù)設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。 (1) 集成的用戶界面 集成的用戶界面使用戶可以方便地輸入CAD模型、選擇和查找材料、建立分析模型、進(jìn)行

26、一系列的分析，并采用先進(jìn)的后處理技術(shù)使用戶方便的觀察分析結(jié)果、它還可以生成基于INTERNET的分析報(bào)告，方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 (2) CAE模型的獲取 MPI提供了CAE行業(yè)最優(yōu)秀的CAD集成方案，Moldflow實(shí)現(xiàn)了最廣泛的幾何模型集成。包括線框模型、表面造型、薄壁實(shí)體以及難以用中型面來表達(dá)的厚壁實(shí)體。無論您設(shè)計(jì)的幾何體是什么形式，MPI都提供了易于使用的、穩(wěn)定的、集成的環(huán)境來處理您的模型。對(duì)于線框和表面造型，MPI可以直接讀取任何CAD表面模型并進(jìn)行分析。在用戶采用線框和表面造型文件時(shí)，MPI可以自動(dòng)生成中型面網(wǎng)格并準(zhǔn)確計(jì)算單元厚度，進(jìn)行精確的分析。MPI的中型面模塊用于處理薄壁

27、制件，節(jié)省了用戶大量的CAE建模時(shí)間。使他們致力于CAE分析和優(yōu)化。對(duì)于薄壁實(shí)體，MPI的FUSION模塊基于Moldflow的獨(dú)家專利的DaulDomain分析技術(shù)，使用戶可以直接進(jìn)行薄壁實(shí)體模型分析。這將原來需要幾小時(shí)甚至幾天的建模工作縮短為幾分鐘，無需進(jìn)行中型面網(wǎng)格的生成和修改。FUSION可以直接從塑件顧問中讀取模型而進(jìn)行進(jìn)一步的分析。對(duì)于厚壁實(shí)體Moldflow的MPI/Flow3D和MPI/Cool3D模塊采用全三維的自適應(yīng)網(wǎng)格進(jìn)行全三維分析。這三種方法提供了最廣泛的幾何設(shè)計(jì)模型的集成，是其它軟件難以匹敵的。 (3) 分析功能簡(jiǎn)介 注塑流動(dòng)模擬MPI的流動(dòng)分析模擬了塑料熔體在整

28、個(gè)注塑過程中的流動(dòng)情況，確保用戶獲得高質(zhì)量的制件。使用流動(dòng)分析用戶可以優(yōu)化澆口位置和加工參數(shù)、預(yù)測(cè)制件可能出現(xiàn)的缺陷、自動(dòng)確定取得流動(dòng)平衡的流道系統(tǒng)尺寸。冷卻模擬注塑和保壓過程得到了優(yōu)化后，可以進(jìn)行冷卻系統(tǒng)造型：包括流道、模具外形、鑲塊等，并進(jìn)行冷卻分析。結(jié)構(gòu)模擬MPI的翹曲分析可以預(yù)測(cè)塑料制件的收縮和翹曲?？梢允褂镁€性和非線性方法來精確預(yù)測(cè)翹曲的變形量，并指出引起翹曲的主因。MPI的模內(nèi)殘余應(yīng)力修正算法(CRIMS)使用戶可以精確分析Moldflow數(shù)據(jù)庫中500種材料的翹曲情況。MPI應(yīng)力分析功能可以分析塑件的在外力狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)性能，它提供一個(gè)線性分析方法在概念設(shè)計(jì)階段，快速預(yù)測(cè)制件是否符

29、合設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要求。采用非線性方法來確定由于外載荷而導(dǎo)致的永久變形。纖維取向分析塑料的纖維取向?qū)ψ⑺苤萍臋C(jī)械和結(jié)構(gòu)性能有著重大影響，MPI先進(jìn)的可視化工具使客戶可以清晰的看到纖維取向在制件的各個(gè)部位的分布，從而獲得制件的剛度信息。注塑參數(shù)優(yōu)化MPI的注塑工藝優(yōu)化功能對(duì)于每一特定制件，自動(dòng)的確定其最優(yōu)加工工藝參數(shù)和注塑機(jī)參數(shù)。它的分析結(jié)果可以作為MPX的輸入?yún)?shù)使試?？旖莞咝?。氣輔工藝模擬使用MPI可以模擬體積控制和壓力控制氣輔工藝。它首先模擬聚合物在模具中的流動(dòng)，然后模擬氣體在型腔內(nèi)的穿透情況。熱固性材料注塑模擬MPI提供工具進(jìn)行熱固性塑料成型的模擬：如注塑成型、IC卡成型、樹脂模塑成型、BM

30、C材料模塑成型和反應(yīng)注塑成型等。 第二章 分析方案的確定 2.1 多種澆注系統(tǒng)方案的確定 在方案的選擇前先說明一下澆注系統(tǒng)的組成和作用： 澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機(jī)噴嘴出來后,到達(dá)型腔之前在模具中所流經(jīng)的通道,其作用是將熔融狀態(tài)的塑料從噴嘴處平穩(wěn)地引入模具型腔,并在熔體填充和固化定型的過程中將注射壓力和保壓力傳遞到塑料制品各部分，以獲得組織致密、外形清晰、表面光潔和尺寸精確的塑料制品。澆注系統(tǒng)可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)注射成型效率和制件質(zhì)量有直接影響，是獲得優(yōu)質(zhì)塑料制品的關(guān)鍵。 2.1.1 澆注系統(tǒng)各部分的作用 澆注系統(tǒng)一般由主流道、分

31、流道、澆口和冷料穴等四部分組成，各部分作用如下。 (1)主流道 從注射機(jī)噴嘴與模具接觸處起到分流道為止的一段料流通道，是熔體最先流經(jīng)模具的部分，負(fù)責(zé)將塑料熔體從噴嘴引入模具。它的形狀與尺寸對(duì)塑料流動(dòng)速度和充模時(shí)間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降低和壓力損失最小。 (2)分流道 主流道末端與澆口之間的料流通道，是塑料熔體由主流道流入模腔的過渡段，負(fù)責(zé)將熔體的流向進(jìn)行平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換，在多模腔中還起著將熔體向各個(gè)模腔分配的作用。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少流動(dòng)過程中的熱量損失與壓力損失。 (3)澆口 分流道與模腔之間長(zhǎng)度非常短、截面又很狹窄的一段料流通道，澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否直接影

32、響到塑件能否被完好高質(zhì)量地注射成型，其主要作用如下。 1) 因澆口截面狹窄，所以可使經(jīng)過分流道之后，壓力和溫度都已有所下降的塑料熔體產(chǎn)生加速度和較大的剪切熱，保證熔體充模時(shí)具有較快的流動(dòng)速度和較好的流動(dòng)性。 2) 因其長(zhǎng)度短、截面狹窄，所以澆口內(nèi)可容納的塑料熔體體積很小，故很容易冷卻固化（俗稱澆口凍結(jié)），從而有助于防止保壓力不足或保壓時(shí)間過短而引起的倒流現(xiàn)象。 3) 由于截面狹窄，所以在澆口內(nèi)冷卻固化的塑料熔體（廢料）強(qiáng)度很低，非常容易斷裂，故便于制品和廢料分離，并便于制品脫模。 4) 澆口的長(zhǎng)度和截面尺寸一般均可在試模過程中適當(dāng)調(diào)整。特別是調(diào)整其截面尺寸時(shí)，截面高度的變化對(duì)澆

33、口的容積及澆口凍結(jié)時(shí)間影響很大；另外，截面積的變化對(duì)塑料熔體內(nèi)的切變速率影響很大，而切變速率又與熔體表觀粘度有關(guān)，所以改變澆口截面尺寸或截面積的大小，可以控制澆口凍結(jié)時(shí)間（即補(bǔ)縮時(shí)間或補(bǔ)縮程度），以及熔體充模時(shí)的流動(dòng)性能。 (4)冷料穴 冷料穴一般開設(shè)在主流道末端，當(dāng)分流道較長(zhǎng)時(shí)，其末端也可設(shè)冷料穴。冷料穴的作用是收集每次注射成型時(shí)流動(dòng)熔體前端的冷料頭（前鋒冷料），避免這些冷料進(jìn)入模腔影響制品成型質(zhì)量，或防止這些冷料堵塞澆口造成制品缺料。如果需要防止模腔內(nèi)不同流向的熔體匯合時(shí)因冷料頭而影響熔接痕的強(qiáng)度，亦可將冷料穴就近開設(shè)在熔體匯合之處的模腔外，并與模腔連通。 2.1.2 澆注系統(tǒng)

34、的設(shè)計(jì)原則 (1)保證塑料熔體流動(dòng)平穩(wěn)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意使系統(tǒng)與模具中的排氣結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，使系統(tǒng)具有良好的排氣性，從而保證塑料熔體經(jīng)過系統(tǒng)或充填模腔時(shí)不發(fā)生渦流和紊流，以使制品獲得良好的成型質(zhì)量。 (2)流程應(yīng)盡量短在滿足成型和排氣要求的前提下系統(tǒng)長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，各段應(yīng)盡量平直，以使塑料熔體在模具中的流程盡量短而且不發(fā)生彎曲，從而可減小注射壓力和熔體的熱量損失，并縮短熔體充模時(shí)間。 (3)防止型芯變形和嵌件位移設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量避免通過系統(tǒng)的塑料熔體正面沖擊模腔內(nèi)尺寸較小的型芯或嵌件，以防止熔體的沖擊力使型芯發(fā)生變形或使嵌件發(fā)生位移。 (4)修整應(yīng)盡量方便修整指制品成型后對(duì)

35、其外觀所做的各種修整工作，其中包括去除制品上的澆注系統(tǒng)凝料。為了方便修整并無損制品外觀和使用性能，澆注系統(tǒng)在模具中的位置和形狀，尤其是澆口的位置和形狀應(yīng)盡量根據(jù)制品的形狀和使用要求確定。 (5)防止制品變形和翹曲設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮如何減輕澆口附近的殘余應(yīng)力集中現(xiàn)象，以防止因應(yīng)力過大而導(dǎo)致制品發(fā)生變形和翹曲。例如對(duì)于深度很淺的大平面聚乙烯、聚丙烯制品若采用料流速度較大的直接澆口成型，由于注射壓力直接作用在制品上加之這些塑料取向能力較強(qiáng)，所以成型后很容易在澆口附近殘余較大的時(shí)效應(yīng)力和取向應(yīng)力，并導(dǎo)致制品發(fā)生翹曲變形，為此可改換多點(diǎn)澆口形式。但是應(yīng)當(dāng)指出，采用多點(diǎn)澆口成型制品時(shí)，由于各澆口附

36、近收縮與其它部位不等，也非常容易引起制品整體翹曲變形，尤其對(duì)于大型薄壁制品，使用多點(diǎn)澆口時(shí)特別要注意此問題。 (6)應(yīng)與塑料品種相適應(yīng)不同的塑料具有不同的流動(dòng)性，特別是對(duì)硬質(zhì)聚氯乙稀、聚丙烯酸酯和聚甲醛等成型性差的塑料，其流道和澆口的選擇是否合適，對(duì)于制品的性能、外觀以及成型周期和生產(chǎn)成本都有很大影響。另外，有些塑料還會(huì)因?yàn)闈部谠O(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致澆口表壁與熔體之間產(chǎn)生較大摩擦，從而引起塑料褪色。 (7)合理設(shè)計(jì)冷料穴冷料穴設(shè)計(jì)不當(dāng)，容易使制品發(fā)生成型缺陷。如果冷料穴失效，使前鋒冷料進(jìn)入模腔會(huì)導(dǎo)致制品產(chǎn)生冷疤或冷斑。 (8)盡量減少塑料消耗設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)，除注意滿足上述設(shè)計(jì)原則外，還應(yīng)使系

37、統(tǒng)的長(zhǎng)度和容積盡量小，這樣做不僅可以避免系統(tǒng)凝料積壓、延長(zhǎng)成型周期等問題，而且還可以減少系統(tǒng)占用的塑料量，從而減小原材料消耗以及回收廢料的工作量。 除了上述原則外，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)還應(yīng)注意模腔的數(shù)量與布置、制品的外觀和性能、制品形狀與尺寸等問題對(duì)系統(tǒng)的制約，以及注射機(jī)上模具固定板對(duì)側(cè)澆口位置的要求（防止?jié)部谂c固定板偏心）。 2.1.3 澆口的分類和適用場(chǎng)合 (1)直澆口多用于二板模，一模一腔的模具。其優(yōu)點(diǎn)是成型容易，缺點(diǎn)是澆口去除不方便，且易留下澆口痕跡。 (2)側(cè)澆口也是常用澆口之一。優(yōu)點(diǎn)是澆口與成品分離容易，由于澆口截面積小可防止塑料逆流，方便改良模具；缺點(diǎn)是壓力損失大，易留下明

38、顯的澆口痕跡。 (3)點(diǎn)澆口，常用于三板模，一模多腔的模具。優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)各種類型的零件，澆口的位置選擇自由，且澆口去除方便，澆口痕跡不顯著；缺點(diǎn)是壓力損失大，成型周期長(zhǎng)廢料較多。 (4)潛伏式澆口，多用于外觀要求高的成品，可以把澆口潛伏在不明顯的位置，優(yōu)點(diǎn)是澆口自動(dòng)切除，免去了人工后期處理。 (5)扇形澆口，多用于成品比較平直，面積較大，或材料透明的產(chǎn)品。優(yōu)點(diǎn)是成品可以獲得不錯(cuò)的外觀，可以防止成品變形；缺點(diǎn)是澆口切除稍困難。 (6)凸片式澆口，用于表面不允許有流紋或碰射紋的透明成品。優(yōu)點(diǎn)是可以防止?jié)部谔幍牧鞯酪驀娚浜褪湛s下陷，以及減少澆口出的應(yīng)力集中，缺點(diǎn)是壓力損失大，澆口不易切除，有明

39、顯的澆口痕跡。 (7)勾形澆口，應(yīng)用于外觀面不允許有任何的澆口痕跡的成品 2.1.4 具體方案的確定 基于以上澆注系統(tǒng)的組成作用及設(shè)計(jì)原則，做出如下幾種澆注系統(tǒng)方案： (1)一點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)（圖2-1） 圖2-1 一點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) (2)雙點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)（圖2-2a、b） a）左部中間進(jìn)澆右部上邊緣進(jìn)澆 b）右部與左部都是上邊緣進(jìn)澆 圖2-2 雙點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) (3)三點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)（圖2-3a、b、c、d） a）左部中間進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部下邊緣進(jìn)澆 b）左部中間進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部中間進(jìn)澆 c) 左部中間進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部上邊

40、緣進(jìn)澆 d)左部上邊緣進(jìn)澆中部中間進(jìn)澆右部上邊緣進(jìn)澆 圖2-3 三點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) (4)四點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)（圖2-4） 圖2-4 四點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng) (5)五四點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)（圖2-5） 圖2-5 五澆口澆注系統(tǒng) 以上五種澆注系統(tǒng)均采用了熱流道澆口，熱流道澆口為點(diǎn)澆口。常用來成型寬度（橫向尺寸）較大的薄片狀制品。澆口沿進(jìn)料方向逐漸減大，塑料通過長(zhǎng)約2mm的澆口臺(tái)階進(jìn)入型腔。塑料通過點(diǎn)澆口，在橫向得到更均勻的分配，可降低制品的內(nèi)應(yīng)力和帶入空氣的可能性。故比較適合本產(chǎn)品的成型要求。這一點(diǎn)在本次的CAE模擬過程中也做了對(duì)比，從中可以明顯的看出點(diǎn)澆口的的優(yōu)勢(shì)。 以上五種

41、澆注系統(tǒng)的分流道均采用圓形截面是因?yàn)榉至鞯罃嗝嫘螤顟?yīng)盡量使其比表面積（流道表面積與其體積之比）小，以減小熱量損失和壓力損失。分流道表面粗糙度值不能過大，以免增大料流阻力，常取Ra0.8。分流道與澆口通常采用斜面和圓弧連接，這樣有利于塑料流動(dòng)和填充，減小流動(dòng)阻力。 2.1.5 熱流道應(yīng)用主要技術(shù)關(guān)鍵 一個(gè)成功的熱流道模具應(yīng)用項(xiàng)目需要多個(gè)環(huán)節(jié)予以保障。其中最重要的有兩個(gè)技術(shù)因素。一是塑料溫度的控制，二是塑料流動(dòng)的控制。 1．塑料溫度的控制 在熱流道模具應(yīng)用中塑料溫度的控制極為重要。許多生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的加工及產(chǎn)品質(zhì)量。 問題直接來源于熱流道系統(tǒng)溫度控制的不好。 如使用熱針式澆口方法

42、注塑成型時(shí)產(chǎn)品澆口質(zhì)量差問題，閥式澆口方法成型時(shí)閥針關(guān)閉困難問題，多型腔模具中的零件填充時(shí)間及質(zhì)量不一致問題等。如果可能應(yīng)盡量選擇具備多區(qū)域分別控溫的熱流道系統(tǒng)，以增加使用的靈活性及應(yīng)變能力。 2．塑料流動(dòng)的控制 塑料在熱流道系統(tǒng)中要流動(dòng)平衡。澆口要同時(shí)打開使塑料同步填充各型腔。對(duì)于零件重量相差懸殊的Family mold要進(jìn)行澆道尺寸設(shè)計(jì)平衡。 否則就會(huì)出現(xiàn)有的零件充模保壓不夠，有的零件卻充模保壓過度，飛邊過大質(zhì)量差等問題。熱流道澆道尺寸設(shè)計(jì)要合理。尺寸太小充模壓力損失過大。尺寸太大則熱流道體積過大，塑料在熱流道系統(tǒng)中停留時(shí)間過長(zhǎng)， 損壞材料性能而導(dǎo)致零件成型后不能滿足使用要求。世界

43、上已經(jīng)有專門幫助用戶進(jìn)行最佳流道設(shè)計(jì)的CAE軟件如MOLDCAE。 熱流道模具的應(yīng)用范圍 1．塑料材料種類 熱流道模具已被成功地用于加工各種塑料材料。如PP，PE，PS，ABS，PBT，PA，PSU，PC，POM，LCP，PVC，PET，PMMA，PEI，ABS/PC等。 任何可以用冷流道模具加工的塑料材料都可以用熱流道模具加工。 2．零件尺寸與重量 用熱流道模具制造的零件最小的在0.1克以下。最大的在30公斤以上。應(yīng)用極為廣泛靈活。 3．工業(yè)領(lǐng)域 熱流道模具在電子，汽車，醫(yī)療，日用品，玩具，包裝，建筑，辦公設(shè)備等各工業(yè)部門都得到廣泛應(yīng)用。 2.1.6 熱流道模

44、具的缺點(diǎn) 盡管與冷流道模具相比，熱流道模具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)，但模具用戶亦需要了解熱流道模具的缺點(diǎn)。概括起來有以下幾點(diǎn)。 1、模具成本上升 熱流道組件價(jià)格比較貴，熱流道模具成本可能會(huì)大幅度增高。如果零件產(chǎn)量小，模具工具成本比例高，經(jīng)濟(jì)上不花算。對(duì)許多發(fā)展中國(guó)家的模具用戶，熱流道系統(tǒng)價(jià)格貴是影響熱流道模具廣泛使用的主要問題之一。 2、熱流道模具制作工藝設(shè)備要求高 熱流道模具需要精密加工機(jī)械作保證。熱流道系統(tǒng)與模具的集成與配合要求極為嚴(yán)格，否則模具在生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)很多嚴(yán)重問題。 如塑料密封不好導(dǎo)致塑料溢出損壞熱流道組件中斷生產(chǎn)，噴嘴鑲件與澆口相對(duì)位置不好導(dǎo)致制品質(zhì)量嚴(yán)重下降等

45、。 3、操作維修復(fù)雜 與冷流道模具相比，熱流道模具操作維修復(fù)雜。如使用操作不當(dāng)極易損壞熱流道零件，使生產(chǎn)無法進(jìn)行，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于熱流道模具的新用戶，需要較長(zhǎng)時(shí)間來積累使用經(jīng)驗(yàn)。 熱流道系統(tǒng)的組成 盡管世界上有許多熱流道生產(chǎn)廠商和多種熱流道產(chǎn)品系列，但一個(gè)典型的熱流道系統(tǒng)均由如下幾大部分組成： 1． 熱流道板 （MANIFOLD） 2． 噴嘴 （NOZZLE） 3． 溫度控制器 4． 輔助零件 2.2 冷卻系統(tǒng)方案的確定 注射成型過程中，模具的溫度對(duì)塑料熔體的充模流動(dòng)、固化定型、生產(chǎn)率、制品的形狀和尺寸精度、機(jī)械強(qiáng)度、應(yīng)力開裂和表面質(zhì)量等均有影響。

46、為保證制品質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率，模具溫度必須適當(dāng)、穩(wěn)定、均勻。 塑料模具是塑料模塑成型必不可少的工藝裝備，同時(shí)又是一個(gè)熱交換器。輸入熱量的方式是加熱裝置的加熱和塑料熔體帶進(jìn)的熱量；輸出熱量的方式是自然散熱和向外熱傳導(dǎo)，其中95%的熱量是靠傳熱介質(zhì)帶走。在模塑過程中，要保持模具溫度的穩(wěn)定，就應(yīng)保持輸入熱與輸出熱平衡。為此，必須設(shè)置模具的熱交換系統(tǒng)，對(duì)模具進(jìn)行加熱和冷卻，以控制模具溫度。 2.2.1 確定加熱與冷卻的原則 注射模的熱交換系統(tǒng)必須具有冷卻或加熱的功能，必要市還要二者兼有。通常所采用的冷卻或加熱介質(zhì)有水、熱油和蒸汽。也可采用電加熱方式。水又分為常溫水、溫水和冷水三種，常溫水是指不

47、經(jīng)加熱或冷卻處理的自然水流，溫水是指經(jīng)過一定程度加熱的水流，冷水則是指經(jīng)冷卻處理后的水道。 究竟在何種情況下需要對(duì)模具進(jìn)行冷卻或加熱，與不同特征的塑料品種、制品結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、生產(chǎn)率及成型工藝對(duì)模具溫度的要求有關(guān)。確定冷卻或加熱的原則是： (1)對(duì)于黏度低、流動(dòng)性好的塑料，因?yàn)槌尚凸に囈蟮哪＞邷囟炔惶撸ǔ？捎贸厮蚶渌M(jìn)行冷卻，并通過調(diào)節(jié)水的流量大小控制木匠溫度。若要提高這類塑料制品的生產(chǎn)率，為縮短制品在模內(nèi)的冷卻時(shí)間及成型周期，可采用冷水控制模溫。 (2)對(duì)于黏度高、流動(dòng)性差的塑料，為改善充模性能，成型工藝常要求模具具有較高的溫度，需要對(duì)模具采取加熱措施。 (3)對(duì)于低黏

48、度或低熔點(diǎn)塑料，一般需要采用常溫水，或冷水對(duì)模具進(jìn)行冷卻。但是，如果需要改善充模流動(dòng)性，或是為了解決某些成型質(zhì)量方面的問題，也可以采取加熱措施。 (4)對(duì)于高粘流溫度或高熔點(diǎn)塑料，可用溫水控制模溫，其目的是溫水對(duì)塑料制品產(chǎn)品冷卻作用，并對(duì)常溫水和冷卻水更有利于使模溫分布均勻化。 (5)對(duì)于熱固性塑料，模溫要求在150~220℃，必須對(duì)模具采取加熱措施。 (6)由于制品幾何形狀的影響，制品在模具內(nèi)各處的溫度不一定相等，常會(huì)因溫度分布不均導(dǎo)致成型質(zhì)量差。為此，可對(duì)模具采用局部加熱或局部冷卻的方法，以改善制品溫度的分布情況。 (7)對(duì)于流程長(zhǎng)、壁厚又較厚的制品，或者是粘流溫度或熔點(diǎn)雖然低，但

49、成型面積很大的制品，為保證塑料熔體在充模過程中不因溫度下降難于流動(dòng)，也可對(duì)模具采取適當(dāng)?shù)募訜岽胧? (8)對(duì)于工作溫度高于室溫的大型模具，可在模內(nèi)設(shè)置加熱裝置，以保證在生產(chǎn)之前預(yù)熱模具。 (9)為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地控制模溫，可在模具中同時(shí)設(shè)置加熱器和冷卻器。 (10)小型薄壁制品，且成型工藝要求模溫不太高時(shí)，可不設(shè)置冷卻裝置。 (11)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉。 2.2.2 冷卻水道開設(shè)原則 (1)水空邊離型腔的距離，一般保持在15~25㎜以上。根據(jù)模具大小（制品重量）決定。 (2)水孔通過鑲塊時(shí)，應(yīng)考慮鑲套管等密封問題。 (3)水孔管路應(yīng)暢通無阻。 (4)水道接頭（冷卻水嘴

50、）的位置盡可能放置在不影響操作的一側(cè)。 (5)冷卻水孔管路一般最好不開設(shè)在型腔塑料熔接的地方，以免影響制品強(qiáng)度。 (6)冷卻水道布置形式（串聯(lián)、并聯(lián)如圖2-6、2-7所示） 第14頁 串聯(lián) 優(yōu)點(diǎn) 流速均勻 排熱均勻 缺點(diǎn) 壓降高 并聯(lián) 優(yōu)點(diǎn) 適用于入子四周 低壓下可達(dá)高速 缺點(diǎn) 各分支流速不一樣 冷卻效果不佳 易產(chǎn)生污垢 圖2-6 串聯(lián) 圖2-7 并聯(lián) 一般有串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式，串聯(lián)水道中間有堵塞時(shí)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但流長(zhǎng)，流動(dòng)阻力大，且溫度不易均勻。并聯(lián)管道分

51、幾路通水流動(dòng)，且阻力小，溫度均勻，但中間堵塞時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，管接頭多。 2.2.3 具體方案的確定 本課題采用的是ABS這個(gè)材料。ABS的成型特性: (1)物理性能：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）外觀為粒狀或粉狀，呈淺象牙色，不透明但成型的塑料件有較好的光澤。它無毒、無味，易燃燒、無自熄性，密度為1.08～1.2g/cm3。ABS具有較高的抗沖擊強(qiáng)度，且在低溫下也不迅速下降；有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性，易于成型加工，且易著色。 (2)力學(xué)、化學(xué)性能：ABS具有良好的綜合力學(xué)性能。有良好的機(jī)械強(qiáng)度和一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性和電氣性能。 (3)熱性能：A

52、BS的熱穩(wěn)定性差，熱變形溫度為93℃，脆化溫度為-27℃，使用的溫度范圍-40℃～100℃，而且ABS得耐候性也差，紫外線作用下容易氧化降解，從而會(huì)導(dǎo)致制件變硬變脆。 塑件選用ABS塑料成型，ABS是一種具有良好綜合性能的工程塑料，它具有良好的成型性、韌性、化學(xué)穩(wěn)定性和良好的表面硬度，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)35～50Mpa,ABS粘度適中，流動(dòng)性好，其制品的使用溫度范圍在40～100℃之間，這符合旋鈕的使用溫度范圍。 ABS塑料具有一定的吸濕性，含水量為0.3%～0.8%，成型時(shí)會(huì)在制品上產(chǎn)生斑痕，氣泡等缺陷，因此，在注射成型之前要進(jìn)行干燥處理。 2.2.4 工藝參數(shù) 其ABS塑料的工藝參

53、數(shù)如表2-1所示。 表2-1 ABS塑料的工藝參數(shù) 工藝參數(shù) 塑料名稱 ABS 注射機(jī) 螺桿式 溫度 料筒溫度 后/℃ 中/℃ 前/℃ 180-200 210-230 200-210 噴嘴溫度/℃ 180-190 模具溫度/℃ 50-70 壓力 注射壓力/MPa 70-90 時(shí)間 注射時(shí)間/S 3-5 保壓時(shí)間/S 15-30 冷卻時(shí)間/S 15-30 總周期/S 40-70 螺桿轉(zhuǎn)速（R/MIN） 30 收縮率（%） 0.4-0.7 后處理 方法 紅外線燈，鼓風(fēng)烘干 溫度/℃ 70 時(shí)間/h 2-4 備注

54、 通用級(jí) 由于本課題的零件屬于薄壁零件，所以在靠近模具的地方可以使用順序連接的水道來提高水道的冷卻效果，所以我在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中共設(shè)計(jì)了一種方案來冷卻零件。如圖2-8、2-9所示。這水道在后面的章節(jié)中有詳細(xì)的介紹。 圖2-8 圖2-9 澆口方案的確定，共有9種澆口的分部圖。如下圖： 單點(diǎn)進(jìn)澆的氣穴，熔接痕圖： 雙點(diǎn)進(jìn)澆方案-1的氣穴，熔接痕圖： 雙點(diǎn)進(jìn)澆方案-2的氣穴，熔接痕圖： 三點(diǎn)進(jìn)澆方案的氣血，熔接痕圖： 四點(diǎn)進(jìn)澆方案的氣血，熔接痕圖： 五點(diǎn)進(jìn)澆方案的氣血，熔接痕圖： 從5種

55、不同的澆口分布圖的氣血與熔接痕的分析圖中可以看出，熔接痕與氣穴不能消除，從宏觀角度上看三澆口的澆口分布最佳。所以正交分析使用三澆口的分布方案。 第三章 基于MPI4.1的流動(dòng)分析模擬 3.1 產(chǎn)品模型的導(dǎo)入 打開Moldflow軟件（以下簡(jiǎn)稱MPI）,雙擊MPI圖標(biāo)（如圖3-1所示），打開模擬軟件。（如圖3-2所示） 圖3-1　MPI圖標(biāo) 圖3-2　打開后窗口視圖 點(diǎn)擊File（文件）里的Newproject（新建項(xiàng)目），如圖4-3所示，彈出：窗口（如圖4-4所示），然后創(chuàng)建新的文件名稱，下面以三澆口澆注系統(tǒng)

56、為例，在空白欄里填入“YYF4.1”，按瀏覽選擇文件的保存路徑。這樣名為“YYF4.1”的項(xiàng)目就建立完成了。如圖4-5所示。 圖3-3 新建項(xiàng)目視圖 圖3-4 創(chuàng)建新的項(xiàng)目 圖3-5 填好后的創(chuàng)建新的項(xiàng)目 圖3-6 新建的項(xiàng)目視窗 在項(xiàng)目窗口出現(xiàn)新建的項(xiàng)目，如圖3-6。緊接著按導(dǎo)入鍵導(dǎo)入被分析產(chǎn)品的STL模型（紅線框）如圖3-7，在選擇網(wǎng)格劃分類型的時(shí)候選擇（Fusion）表面模式不變，單位選擇毫米不變，直接按確定，如圖3-8。產(chǎn)品模型被導(dǎo)入后分析任務(wù)窗口中列出了默認(rèn)的分析任務(wù)和初始設(shè)置。在左側(cè)出現(xiàn)方案任務(wù)窗口如圖3-9：

57、 圖3-7 導(dǎo)入視圖 圖3-8 導(dǎo)入對(duì)話框 圖3-9 導(dǎo)入后項(xiàng)目視窗 圖3-10 導(dǎo)入后初始圖形 導(dǎo)入后初始圖形。（未劃分網(wǎng)格之前）如圖3-10。 3.2 模型的網(wǎng)格劃分 被分析模型的網(wǎng)格劃分和修改是MPI分析前處理的最為重要，同時(shí)也是最為復(fù)雜、煩瑣的環(huán)節(jié)，網(wǎng)格劃分的是否合理，將直接影響到產(chǎn)品的最終分析結(jié)果。 首先在方案任務(wù)視窗中雙擊Create Mesh（創(chuàng)建網(wǎng)格）的圖標(biāo)，如圖3-11所示。此時(shí)系統(tǒng)會(huì)彈出網(wǎng)絡(luò)劃分對(duì)話框如圖3-12所示，單擊Advance（高級(jí)）按鈕如圖3-13所

58、示，保持平均邊長(zhǎng)默認(rèn)不變，先按生成網(wǎng)格按鈕，生成網(wǎng)格。左下角出現(xiàn)劃分網(wǎng)格的進(jìn)度條：（如圖3-14所示） 圖3-11 創(chuàng)建網(wǎng)格視窗 圖3-13 按高級(jí)的生成網(wǎng)格對(duì)話框 圖3-12 生成網(wǎng)格對(duì)話框 圖3-14 生成Fusion網(wǎng)格的進(jìn)度條 圖3-16 網(wǎng)格單元數(shù)的統(tǒng)計(jì) 完成后出現(xiàn)劃分好的圖形（如圖3-15所示）。方案任務(wù)視窗出現(xiàn)網(wǎng)格的單元數(shù)（如圖3-16所示）。點(diǎn)擊網(wǎng)格下的網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)。（如圖3-17所示） 圖3-15 劃分好網(wǎng)格后的圖形 圖3-17 網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)視圖 等待一會(huì)出現(xiàn)了網(wǎng)格診斷（如圖3-1

59、8所示）。很明顯默認(rèn)的平均邊長(zhǎng)不滿足我們的需要。 圖3-18 網(wǎng)格診斷 因?yàn)榱慵穸茸畲鬄?.608mm，所以網(wǎng)格平均邊長(zhǎng)小于4mm。通過試驗(yàn)多種平均邊長(zhǎng)（網(wǎng)格劃分2.4，匹配率85.2%；網(wǎng)格劃分2，匹配率88.8％；網(wǎng)格劃分2.2，匹配率88.1％；網(wǎng)格劃分2.5，匹配率90.0％，零面積單元0；網(wǎng)格劃分2.6，匹配率90％，零面積單元1；網(wǎng)格劃分2.7，匹配率89.9％，零面積單元1；網(wǎng)格劃分1.9，匹配率90.8％），選擇為2.5mm的平均邊長(zhǎng)時(shí)網(wǎng)格劃分最為合理。 雙擊Fusion網(wǎng)格圖標(biāo)（如圖3-19所示），出現(xiàn)生成網(wǎng)格對(duì)話框如圖3-20所示。 圖3-19 Fusio

60、n網(wǎng)格圖標(biāo) 圖3-20 修改生成網(wǎng)格對(duì)話框 如圖3-20，選中全部重新劃分，平均邊長(zhǎng)修改成2.5。然后單擊Generate Mesh（生成網(wǎng)格）按鈕，系統(tǒng)將根據(jù)你的設(shè)置，自動(dòng)完成網(wǎng)格劃分和匹配，其結(jié)果可以在界面左下腳的消息窗口中看到，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖3-21。 圖3-21 初始網(wǎng)格劃分 此時(shí)，任務(wù)窗口中有關(guān)網(wǎng)格的圖標(biāo)顯示：網(wǎng)格自動(dòng)劃分完成，網(wǎng)格類型為Fusion，在Layers(層)管理窗口中出現(xiàn)了兩個(gè)新的層：New Triangles和New Nodes，這兩個(gè)層分別放置三角形單元和節(jié)點(diǎn)（如圖3-22所示）。至此，網(wǎng)格的劃分已經(jīng)完成。 如圖3-22 新出現(xiàn)的兩個(gè)層視圖

61、 3.3 網(wǎng)格缺陷修改 在MPI中，系統(tǒng)自動(dòng)生成的網(wǎng)格可能存在著或多或少的缺陷，網(wǎng)格的缺陷不僅可能對(duì)計(jì)算結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，而且在一些網(wǎng)格缺陷比較嚴(yán)重的情況下，會(huì)導(dǎo)致計(jì)算和分析根本無法進(jìn)行。這就需要對(duì)網(wǎng)格缺陷進(jìn)行修改。如圖3-23所示。 圖3-23 劃分好網(wǎng)格的產(chǎn)品視圖 3.3.1 網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì) 在修改網(wǎng)格之前，首先需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，再根據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)格缺陷進(jìn)行修改。 選擇MESH（網(wǎng)格）菜單里的Mesh Statistics（網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)）命令，網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)的結(jié)果就會(huì)以窗口的形式彈出，如圖3.2。 對(duì)于Fusion模型，網(wǎng)格信息必須滿足以下一些原則： 1

62、.Connectivity regions（連通的區(qū)域）的個(gè)數(shù)應(yīng)該為1； 2.Free edges（自由邊）和Non-manifold edges（交叉邊）個(gè)數(shù)應(yīng)該為0； 3.Element not oriented（未配向的單元）應(yīng)該為0； 4.Element intersections（網(wǎng)格交叉）個(gè)數(shù)應(yīng)該為0； 5.Fully overlapping elements（完全重疊網(wǎng)格）個(gè)數(shù)應(yīng)該為0； 6.Aspect ratio（三角形面縱橫比）數(shù)值視具體情況而定，一般最大值應(yīng)控制在10到20之間； 7.Match ratio（網(wǎng)格匹配率）應(yīng)大于85%； 8.Zero area

63、 triangle elements（零面積單元）個(gè)數(shù)應(yīng)為0。 通過網(wǎng)格狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，我發(fā)現(xiàn)在Element intersections（網(wǎng)格交叉）、Aspect ratio（三角形面縱橫比）這幾個(gè)方面存在網(wǎng)格的問題，下面就是逐步對(duì)這些網(wǎng)格問題進(jìn)行修改。 3.3.2 網(wǎng)絡(luò)的初步修改 可以運(yùn)用MPI里的自動(dòng)修復(fù)工具M(jìn)ESH TOOL（網(wǎng)格工具）對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)（如圖3-24所示），點(diǎn)擊MESH TOOL（網(wǎng)格工具）里的auto repair（自動(dòng)修復(fù)）的apply（應(yīng)用）選項(xiàng) (圖中紅框)如圖3-25所示，系統(tǒng)將自動(dòng)搜索網(wǎng)格劃分不合理的地方加以修改，如圖系統(tǒng)自動(dòng)修復(fù)了2個(gè)相交單元，按確定（

64、如圖3-26）。如法再次點(diǎn)擊應(yīng)用，系統(tǒng)自動(dòng)修復(fù)了一個(gè)相交單元（如圖3-27所示）。但這只能修復(fù)網(wǎng)格嚴(yán)重不合理的地方，余下的還需要靠手動(dòng)去修復(fù)。 圖3-24 網(wǎng)格工具 圖3-27 第二次修復(fù)后視圖 圖3-25 自動(dòng)修復(fù)對(duì)話框 圖3-26 第一次自動(dòng)修復(fù)視圖 點(diǎn)擊網(wǎng)格工具里的修復(fù)縱橫比將值設(shè)為20，點(diǎn)擊應(yīng)用，系統(tǒng)將自動(dòng)將縱橫比向20靠攏。（圖中紅框中）如圖3-28所示。得到7個(gè)單元的縱橫比得到改善（如圖3-29）。在進(jìn)行完這兩項(xiàng)工作后我們查看網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)窗口如圖3-30所示。 圖3-28 修改縱橫比

65、 圖3-29 修改后的縱橫比結(jié)果 圖3-30 修改后的網(wǎng)格診斷 可以看出網(wǎng)格比起先前的比起來，網(wǎng)格交叉的數(shù)量少了很多，不過卻多了Element not oriented（未配向的單元）、Free edges（自由邊）和Non-mainfold edges（交叉邊），所以在后面的修改要加上這幾個(gè)項(xiàng)目的修改。 3.3.3 自由邊修改 自由邊是指Fusion（表面）模型中某個(gè)三角形單元的一條邊沒有與其他三角形共用，這在表面和3D類型網(wǎng)格中是不允許的。 首先可以利用網(wǎng)格菜單下的自由邊工具Free edges（自由邊）搜索出自由邊所在的三角形單元，如圖3-31所示，選中將結(jié)果放到

66、診斷層的復(fù)選框，按顯示按鈕。顯示如圖在紅框內(nèi)顯示了3個(gè)單元如圖3-32所示。在層的浮動(dòng)窗口內(nèi)把Default Layer、Stl Representation、新建節(jié)點(diǎn)、新建三角形、New Nodes、New Triangles前的勾都去除，只留診斷結(jié)果的復(fù)選勾，如圖3-33所示。點(diǎn)擊工具欄上的適合窗口圖標(biāo)，（如圖3-34所示）。和上面診斷縱橫比的工具一樣，診斷結(jié)束后結(jié)果如圖3-35所示。 圖3-31 自由邊診斷對(duì)話框 圖3-32 顯示自由邊診斷 圖3-33 診斷結(jié)果層視圖 圖3-35 自由邊視圖 圖3-34 適合窗口工具欄視圖 消除自由邊的思路就是消除節(jié)點(diǎn)，仍然是用網(wǎng)格工具里的合并節(jié)點(diǎn)以將及補(bǔ)洞的方法將自由邊消除掉，在進(jìn)行自由邊修改的時(shí)候一定要在保證不能改變結(jié)構(gòu)形狀的前提下進(jìn)行，另外在修改自由邊時(shí)比較容易引起其他的網(wǎng)格缺陷，所以在合并節(jié)點(diǎn)時(shí)一定要謹(jǐn)慎，不能盲目的合并節(jié)點(diǎn)，盲目的合并不但不能消除網(wǎng)格缺陷，還可能因此產(chǎn)生更多其他的網(wǎng)格缺陷。所有的