塑料配件的注塑模具设计及其充填模拟-滑块抽芯注射模含NX三维及10张CAD图带模流
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第7章 Moldflow的注塑模拟成型分析7.1模型网格划分及修复为了进行CAE分析,必须要对零件进行网格序列化,通过在moldflow设置相关参数,然后导入模型的stl格式,进行网格划分,一个好的质量的网格,才能有合适的边界条件。网格划分好之后进行网格修补,改善纵横比等。图 1 制件在 Moldflow中的造型图 2 网格划分参数如上图所示,网格三角形单元边长为 5.00mm。在 Moldflow 中,对网格的参数进行研究和分析,得到网格缺陷如下图所示:图 3 网格诊断如上图所示,网格统计中,自由边、重合边、梁单元、连通域等参数均没有错误,最大纵横比也在20以下,满足有限元软件分析要求。7.2浇注方案的选择根据塑件上的浇口痕迹以及老师指导意见,确定使用侧浇道的方式。浇口位置及流道系统如图所示:图 4浇口位置及浇注系统方案7.3 充填时间分析充填的时候,塑料熔体沿着流道进入模腔,设计的时候将4个浇口的流道设计成相等的长度,塑料熔体容易开始注入到到达浇口的时间是相等的。进入型腔之后,同时充填各个部分。如下图所示,深蓝色的部位是填充时间最短的区域,相反,红色区域就是填充时间最长的区域,也就是说红色区域是塑料熔体最迟到达的地方。不填充的区域讲没有任何颜色。下图比较清楚地显示了整个模腔的充填时间。图10-2 充填时间从上图分析可以得出,该模具型腔每一个部位都得到了塑料熔体的填充,填充的效果还是比较好的,这就表明塑料熔体的流向比较均匀,在最后填充的额部位,塑料熔体到达的时间都是相同的。软件分析塑料熔体的充填时间大约为4.107s。7.4流动前沿温度分析流动前沿温度是的是塑料熔体充填一个节点时的中间流温度,这个温度是充填过程中流动波前温度的分布,它代表的是流道截面中心的温度,通常情况下不会有太大的变化。熔接线首先形成的地方是在截面的中心,所以,如果流动前沿的温度高,熔接线强度一般都会高;若流动波前温度下降的趋势比较快,接近于凝固温度,那就会阻碍了后面塑料熔体再进入这个区域,产生短射。在壁厚较薄的地方,有可能会出现不能充填的情况,在软件中,这个区域没有温度显示。分析的结果如下图所示。图10-3 流动前沿温度图中的红色区域表示流动前沿温度比较高,塑料熔体都可以充填这些区域。蓝色区域表示这些部位流动前沿温度比较低,可能会发生塑料溶体凝固的现象,导致溶体停滞流动或者流速过满。结果:流动前沿温度最高为231.7,最低式229.9。7.5 顶出时体积收缩率顶出时的提及收缩率指的是堵料溶体最初进入模具型腔之后的体积与熔体保压冷却成型以后的体积比。体积收缩率的分析如下图所示。图10-4 体积收缩率从图中的分析数据可以得出,顶出时的体积收缩率为9.945,越靠近流道末端,收缩率越小,蓝色区域的收缩率最小。7.6 锁模力的分析在注塑过程中,当定模与动模在注塑机的作用下合模,就会产生一定的锁模力,锁模力会随着时间的变化 而发生变化。锁模力与注塑机的额定锁模力相互紧密联系,也与塑件在Z轴方向上面的投影面积、成型压力存在一定的函数关系,软件所模拟的结果一般不应该超过近注塑机额定锁模力的80%,以确保安全。对模具进行锁模力分析的结果如下图所示。图10-5 锁模力xy图由上图可以看出,锁模力也随着注塑机开始注塑而发生变化,在塑料熔体进入模具型腔后,锁模力逐渐增加,大约完成一次塑件注塑周期之后,锁模力达到最大,之后进入压力逐渐减小的阶段。结果:需要最大锁模力约为100T。7.7 冻结层因子分析冻结层因子是取一个中间值,跟随时间的变化,冻结层因子也随之变化,从最小的取值一直到最大的取值。冻结层因子其数值范围在0-1之间,其理想状态是在一个恒定的值,在充填的过程中,冻结层一般都应该在恒定的厚度之间,使得每个部位流动的连续均匀。冻结层因子的分析结果如下图所示。图10-6 冻结层因子从图上可看出塑件在30S时已经凝固下来。7.8 熔接痕分析塑料熔体在不同的浇口进入型腔之后,跟随型腔的外形缓缓流动,在流动的过程中,例如熔体相遇的地方就有可能会出现熔接痕,类似熔体相遇的区域,出现熔接痕的概率就会越大。熔接痕是塑件结构上的一种瑕疵或缺陷,尤其是一些对外观要求比较高的产品来说,更是一种致命的影响,严重影响着塑件的正常使用。一般来说,影响熔接痕的因素有很多,包括注塑工艺的参数(温度、注射压力、保压压力、注射速度和时间等)、模具的结构(浇注系统、排气系统、冷料井、温度控制系统、型腔型芯的表面粗糙度)等。在Moldflow软件中进行模拟分析,可以看出熔接痕大概会出现的区域,如下图所示。图10-7 熔接痕7.9 变形量分析变形量主要与材料的收缩率有关系,不同材料的收缩率都是不一样的,收缩是注塑过程中塑料本身的一种变形属性,这种收缩与模具结构、浇口的位置等的因素没有太大的联系。通过软件的分析,我们可以提前知道塑件在注塑成型后的变形状况,但是这个情况只是接近,并不完全是这样,需要对实际的情况进行分析。总变形量如下图所示。图10-8 总变形量从以上各图可以得出总的变形量2.609mm,其余XYZ方向如图以及其余模流分析报告与数据,均可以查看附件HTML动态REPORT所示。7.10 温度、零件在注塑充填完成后,塑件需要通过冷却水道来降温,通过一定时间后,冷却至合适的温度后才可以开模和脱模,冷却后的结果值如下图所示。图10-9 温度、零件从上图可以看出,塑件完成冷却后的温度在82.57度左右,人体可以接触。冷却效果非常好,证明水路的设计合理。11
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