MOLDFLOW模具项目设计方案Word文档下载推荐.docx

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操作相对简单易学。

第2章MOLDFLOW分析基础

2．1注塑模CAD/CAE/CAM技术

注塑模具是塑料成型加工的重要设备，随着计算机技术的发展及其向各个领域的不断渗透，目前国绝大多数的现代化模具及塑料生产企业都非常重视计算机辅助技术的应用，并基本取代了传统的设计生产方式。

利用现代的设计理论方法，同时结合先进的计算机本辅助技术来进行注塑模的设计和改进，能够大幅度提高产品质量，缩短开发周期，降低生产成本，从而提升企业的核心竞争能力。

2．1．1注塑模CAD/CAE/CAM系统组成

一套基本的注塑模CAD/CAE/CAM系统一般是由一定数量和种类的硬件系统和相应的软件系统组成的。

硬件系统包括：

数据加工设备；

辅助设备；

计算机。

软件系统包括：

系统软件；

专业应用软件；

辅助软件。

2．1．2注塑模CAD/CAE/CAM系统过程和方法

传统的模具设计与制造大致分为以下几个步骤：

1．产品设计和模型重建；

2．模具设计；

3．模具制造；

4．试模，修模；

从以上分析可以看出传统的设计和制造方法存在着诸多的弊端，随着科技的进步，计算机水平的日益发展，CAD/CAE/CAM技术在现代模具设计生产中被广泛的应用。

使用计算机辅助技术不仅能够提高一次试模的成功率，而且可以使模具设计和制造在质量，性能，成本上都有很大程度上的提升。

各环节的主要容：

1．计算机辅助设计CAD

计算机辅助设计系统由硬件和软件组成。

其中硬件主要就是指计算机系统，包括计算机、工作站、终端和输出设备等。

软件系统包括系统程序、专业应用程序和各种辅助程序。

注塑模计算机辅助设计的过程主要包括以下两个环节：

在样品或图纸基础上利用CAD软件进行三维造型；

在真实感效果评价满意的基础上进行模具CAD设计。

2．计算机辅助工程分析CAE

CAE技术是一门以CAD/CAM技术水平为提高发展动力，以高性能计算机和图形显示设备为发展条件，以计算力学中的边界元、有限元、结构优化设计及模态分析等方法理论为基础的一项较新的技术。

注塑成型过程中，塑料在型腔中的流动和成型，与材料的性能、制品的形状尺寸、成型温度、成型速度、成型压力、成型时间、型腔表面情况和模具设计等一系列因素有关。

因此，对于新产品的试制或是一些形状复杂、质量和精度要求较高的产品，即使是具有丰富经验的工艺和模具设计人员，也很难保证一次成功地设计出合格的模具。

所以，在模具基本设计完成之后，可以通过注塑成型分析，发现设计中存在的缺陷，从而保证模具设计的合理性，提高模具的一次试模成功率，降低企业生产成本。

注塑成型CAE分析的容和结果为模具设计和制造提供可靠，优化的参考数据，其中主要包括：

浇注系统的平衡，浇口数量，位置和大小；

熔接痕的位置预测；

型腔部的温度变化；

整个浇注系统要基本平衡，即要保证熔融体要同时到达，同时填充型腔；

型腔要基本同时填充完毕；

填充时间要尽可能短，总体注塑压力要小，压力损失也要小；

填充结束时熔融料体的温度梯度不大；

熔接痕和气穴位置合理，不影响产品质量。

3．计算机辅助制造CAM

计算机辅助制造就是借助计算机完成制造过程中的各项任务，包括生产工艺准备和制造工程本身。

注塑模CAM的主要功能包括：

。

由计算机完成整个模具生产的工艺过程设计；

由计算机辅助进行模具车间现场管理；

完成从模具产品的几何模型到工艺模型的转换；

加工程序的自动编制；

利用数控机床进行模具零件的自动加工；

利用仿真技术测试数控刀具轨迹，检测过切及加工表面干涉。

有限元法的基本思想主要包括：

连续系统被假想分割成数目有限的单元，单元之间只在数目有限的节点处相互连接，构成一个单元集合来代替原来的连续系统。

由分块近似的思想，对每个单元按一定的规则建立求解未知量与节点相互作用之间的关系。

把所有单元的这种特性关系按一定的条件集合起来，引入边界条件，构成一组以节点变量为未知量的代数方程组，求解它们就得到有限个节点处的待求变量。

所以，有限元法实质上是把具有无限个自由度的连续系统理想化为只有有限个自由度的单元集合体，使问题转化为适合于数值求解的结构型问题。

2．2．2有限元法的特点

1．原理清楚，概念明确；

2．应用围广泛，适应性强；

MOLDFLOW的注塑成型模拟技术经历了中面模型，表面模型，三维实体模型3个发展阶段。

2．3．1中面模型技术

中面模型技术是最早出现的注塑成型模拟技术。

基于中面模型的注塑成型模拟技术能够成功地预测充模过程中的压力场、速度场、温度场分布、熔接痕位置等信息，具有以下一些优点：

技术原理简明，容易理解；

网格划分结果简单，单元数量少；

计算量较小，即算即得；

但是由于考虑到

表面模型技术仍然存在着一些缺点：

分析数据不完整；

它除了用有限差分析求解温度在厚度方向的差异外，基本上没有考虑其他物理量在厚度方向上的变化。

无法准确解决复杂问题；

随着塑料注塑成型工艺的进步，塑料制品的结构越来越复杂壁厚差异越来越大，物理量在壁厚方向上的变化变得不容忽视。

真实感缺乏；

由于在表面模型中，熔体仅仅沿着制品的上下表面流动。

因此，分析的结果缺乏真实感，与实际情况仍有一定的差距。

表面模型技术只是一种从二维半数值分析向三维数值分析的一种过渡。

2．3．3三维实体模型技术

MOLDFLOW的MPI/FLOW3D和MPI/COOL3D等模块通过通过使用经过验证的、基于四面体的有限元体积网格解决方案技术，可以对厚壁产品和厚度变化较大的产品进行真实的三维模拟分析。

与中面模型或表面模型相比，由于实体模型考虑了熔体在厚度方向上的速度分量，所以其控制方程要复杂得多，相应的求解过程也复杂得多，计算量大、计算时间过长，这是基于实体模型的注塑流动分析目前所在的最大问题。

三种注塑成型分析技桶通过浇口流入模腔。

通常，浇口的尺寸比模具的尺寸小得多，柱塞前进的时间大约为数秒，这意味着黏性聚合物必须非常迅速地在很高的压力下通过浇口流入模腔。

过热处理来消除。

构型体积应变只有通过热处理才可以消除，这常常是不现实的，且在许多实际情况下并不重要。

冻结取向大部分产生于保压阶段，若使保压时间减少至最小会使冻结取向大为减少。

减少冻结取向的数值有降低模制产品银纹的趋势，从而改善尺寸热稳定性，制造出力学性能更稳定的样品。

如上所述，熔融聚合物的黏度在研究注塑时是一个非常重要的性质，但是在讨论残余应力时却没有直接的意义。

这是因为熔融聚合物

要建立注塑变量和模制品分子取向之间的关系是不容易的。

因为注塑中观察到的分子取向是模制品的初始取向和剪切应力下降至零后而产生的松弛效果，可以预料，分子取向随注塑温度增加而减小。

以同样的方式，增加熔体温度会增加松弛，从已知的溶剂，对很多化学药品稳定。

它的软化点为122----135度，结晶度愈高其软化点也愈高。

它的着火点是340度，自燃温度为349度，是一种易燃物品。

聚乙烯耐热氧化性能较好，但耐光氧化性能较差，通常在紫外线照射下易与空气中的氧发生反应而使性能变差。

为了提高聚乙烯制品的光氧化性能，在配方中可加入稳定剂。

（2）聚乙烯按照密度进行分类，大致可以分为以下几种：

低密度聚乙烯LDPE，密度为0。

910----0。

925G/MM3；

，应把制件浸在80度的溶液介质中，处理1-2小时，这样即可提高制品的强度又可减小制品的变形。

（4）主要用途

LDPE可用于制造塑料管，塑料板，塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮，轴承等；

HDPE常用于塑料薄膜，软管，塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和包覆电缆等。

2．聚丙烯PP

（1）基本特性

聚丙烯无色，无味，无毒。

外观似聚乙烯，但比聚乙烯更透明，更轻。

密度仅为0。

90-0。

91G/CM3。

它不吸水，光泽好，易着色。

PS密度为1。

05G/CM3，熔化温度为150-180度，热分解温度为300度。

能燃烧，燃烧时变软，起泡，发出浓黑的烟和特殊的臭味，放出的气体有轻微毒性。

PS有良好的电气性能，它的介电损耗小，耐电弧性好，是机电和电子工业常用的材料，也是仅次于三聚氰胺甲醛塑料和聚四氟乙烯等的优良材料。

它对化学药品稳定，耐一般的酸，碱，盐，但溶于芳香烃，氯化烃，酮和酯类。

它不吸湿，在紫外线作用下易变色中，处理2-3小时，缓慢降温至室温，消除制品中的应力。

（3）主要用途

在工业上可用于制作仪表外壳，灯罩，化学仪器零件，透明模型等。

在电气方面用做良好的绝缘材料，接线盒，电池盒等。

在日用品方面广泛用于包装材料，容器，玩具等。

4聚氯乙烯PVC

PVC树脂是白色粉末状固体，结晶度为5%，不溶于水，酒精和汽油，在醚，酮，芳香烃和氯代烷中能熔胀或溶解。

它没有明显的溶点，130度下软化可塑，180度下可流动，140度开始热分解，放出氯化氢，逐渐变黄变黑。

在明火上难燃，燃烧时冒白烟，火焰呈黄绿色，并发出刺鼻的气味，火源移开后即能自熄。

PVC在常温下不与浓盐酸，硫酸和50%的硝酸反应，能经得起20%浓度的烧碱浸泡而不会迅速破坏。

（2）成型特点

PVC在成型温度。

ABS的分子结构和微观结构复杂，使它不易结晶而呈无定型状态，因而具有低的熔体黏度，低的收缩率和良好的成型性。

ABS的热变形温度随丁二烯的含量增加而降低，一般在65-70度；

绝缘性能也很好。

它还具有很好的电镀性，经过特殊的前处理，与金属镀层结合很牢固，常用来制作铭牌，装饰性零件及工

艺品。

不同品级的原料塑化温度略有差异，机筒温度可控制在160-220度围，喷嘴温度在170-180度围；

注塑压力在60-120MPA，壁厚，浇口截面较大时，注塑压力可略低一些；

而壁薄，流道较长时，注塑压力可提高至130-150MPA；

注塑熔体流速以缓防水分在成型时，高温下水解使制品产生热应力变形和鼓泡。

成型收缩率为1。

5%，模具设计也应预留尺寸。

尼龙制品可按一般热塑性塑料通用方法成型。

一般情况下尼龙中还添加填料，稳定剂，防老化剂和抗此紫外线剂。

尼龙具有较低的熔体黏度，熔点与分解温度相差甚远，因此加工工艺条件容易控制。

它的熔体流动性好，故充模性也好。

由于尼龙有较好的力学性能，已广泛应用于机械，汽车，化工，电器行业，如轴承，齿轮，滚子，辊轴，滑轮，泵叶轮，风扇叶片，蜗轮，高压密封扣圈，垫片，阀座，输油管，储油容器，绳索，传动带，电池箱，电器线圈等到零件。

7．聚碳