注塑模流分析报告之欧阳物创编.docx
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注塑模流分析报告之欧阳物创编
华东交通大学
时间:
2021.02.07
命题人:
欧阳物
螺丝刀盒moldflow实训说明书
QZ
2015/11/30
课程:
材料成型计算机仿真
学校:
华东交通大学
学院:
机电工程学院
专业:
材料成型及控制工程
班级:
2012模具2班
姓名:
覃钊
学号:
20120310040
指导老师:
匡唐清
1、三维造型
利用UG8.0设计出模型如下图1.1、1.2表示
图1.1实物图图1.2三维图
模型参数长宽高为143*85*19.5,主壁厚为1.5mm。
二维图如图1.3
图1.3二维图
壁厚均匀,但在盖钩和挂孔处厚度和壁厚相差较大,体积收缩率在这两个地方应该会出现一些问题。
主分型面在上表面,侧面有卡勾及圆孔,需要做侧抽芯。
材料选用普通PP材料。
模型建好之后导出为IGES格式。
2、模型修复与简化
打开CADDoctor后导入IGES模型,检查并修复,直到所有错误都为0,修复完成之后将模型导出,格式为udm格式。
3、moldflow模流分析
3.1网格划分
(1)新建工程,输入工程名称,导入模型,在导入窗口选择双层面。
(2)网格划分,网格变长取壁厚的3倍,为4.5mm,合并容差默认为0.1,启用弦高控制0.1mm,立即划分网格,划分之后打开网格统计,看到网格的基本情况,不存在自由边和多个连通区域的问题后进行下一步。
一般来说初始划分的网格纵横比都比较大,所以要进行修复。
纵横比诊断结果如图3.1.1:
最大纵横比达到了45.57。
图3.1.1初次纵横比诊断
3.2网格诊断与修复
点击【网格】——【网格修复向导】,前进到选择目标纵横比,输入6,点击修复。
之后在进行手动修复,通过合并节点移动节点等方式进行,直到得到满意的结果。
如下图3.2.1:
图3.2.1修改后的纵横比诊断
修复后的纵横比为13.68,只出现少数,可以接受。
修复后的网格统计如下图3.2.2:
图3.2.2网格统计
由统计结果知,匹配率都达到了91%以上,合理。
3.3确定浇口位置
重复上述方案并冲命名为【浇口位置确定】,设置分析序列为【浇口位置】,选择材料为默认的PP材料(由于产品上信息为PP,且没有太高使用要求故选用默认的PP材料),该材料的推荐工艺如下图3.3.1:
最大剪切速率为100000(1/s),最大剪应力为0.25MPa。
图3.3材料推荐工艺
分析并等待结果,得到最佳的浇口位置如下圈出的位置
图3.3.2浇口位置分析
由于该零件比较小,需要大批量生产,故应做成一模多腔的形式,且考虑到美观的问题,浇口应设置在边沿位置,做成侧进浇,如下图3.3.3和3.3.4:
方案1:
图3.3.3方案一浇口
方案2:
图3.3.4方案二浇口
考虑过双浇口,但是快速成型分析发现双浇口的熔接痕比单浇口的要多,成型质量也相差无机。
因此放弃,综合考虑之下选择这两个方案进行对比。
【充填时间的差别】:
方案一为1的充填时间为1.151秒,
图3.3.5方案一充填时间
方案二的充填时间为1.135秒,相差不大。
图3.3.6方案二充填时间
【压力之间的对比】方案一为38.26MPa,方案2为36.68,方案二的压力更小一些。
达到顶出温度的时间对比:
方案一为22.40秒:
图3.3.7方案一达到顶出温度时间
方案二为24.40秒,方案2要更多2秒。
方案一更优。
图3.3.8方案二达到顶出温度时间
【熔接痕的对比】方案一的:
图3.3.9方案一熔接痕
然后方案二的:
图3.3.10方案二熔接痕
从图中可以看出方案2的熔接线更少,出现的位置也不是很影响美观,因此方案2更优。
但总体来说两个方案是差不多的。
相差不大
【气穴】方案一的:
图3.3.11方案一气穴
方案二的:
图3.3.12方案二气穴
从此处可以看出方案2的气穴更多,方案一更优。
但总的来说,从前面分析结果来看,两个方案的结果相差都不太大,因而下面先尝试着用方案一进行下面的分析工作。
3.4成型窗口分析
(1)复制上述方案重命名【成型窗口】,并设置分析序列为【成型窗口】
(2)设置工艺条件:
注塑机最大注塑压力为140MPa,高级选项如图3.4.1。
图3.4.1成型窗口高级选项
(3)得到结果:
质量成型窗口3.4.2
图3.4.2质量xy图
最大剪切应力3.4.3(远小于材料的0.25MPa,可以接受)
图3.4.3最大剪切应力
区域切片图3.4.4,因此可以选择注射时间为1S.
图3.4.4区域切片图
因此,选用此方案,模具温度为42(42.2)°C,熔体温度为250(249.5)°C。
3.5充填分析
(1)复制上方案并命名为【充填分析】,设置分析序列为充填,
(2)设置工艺参数:
模具温度42°C,熔体温度250°C,注射时间1s,【速度/压力切换】设置为【由%充填体积】,取值99%,其他取默认值。
(3)分析结果:
充填时间图3.5.1:
图3.5.1充填时间图
可看出等值线的间距基本一致,说明料流前锋的前进速度一致。
壁上最大剪切应力,图3.5.2,均小于材料的许用最大剪切应力0.25,
图3.5.2壁上压力图
注射位置处的压力,图3.5.3,最大为38.25MPa。
图3.5.3注射位置处压力图
最大锁模力为20.8吨,均发生在速度/压力切换的时候。
3.6流道平衡分析
(1)复制上方案并重命名为【流道系统】
(2)设置浇注系统,因为结构比较简单,不需要手工创建浇口和流道,因此利用型腔重复向导,设置一模两腔,列间距设置为200,如图3.6.1。
(UG8.0注塑模向导中初始化后一个模具内工件长为195,因此取200)。
图3.6.1型腔参数
利用流道系统向导创建流道,分型面选择浇口平面,图3.6.2
图3.6.2流道参数
之后下一步,分流道按表8-1,查的直径为5-10mm,取6mm,计算得主流道直径为7.56mm,长度依据模具模架取60,拔模角去2.4deg(取值范围1-3deg),浇口为直浇口,入口直径为3mm,长度为1.5mm,拔模角2.4deg,点击完成,如图3.6.3、3.6.4。
得到流道系统如图3.6.5。
通过连通性诊断无误后准备进行下一步【流道平衡分析】。
图3.6.3流道参数
图3.6.4浇口参数
因为是边缘浇口(标准浇口),设置在分型面上,所以浇口形状应为矩形。
按照标准,将浇口设置为厚度h=1.5mm,宽度W=4.5mm,长度L=0.5mm,所以浇口的设置如图3.6.5
图3.6.5浇口设置参数
图3.6.7浇注系统
复制上方案,设置分析序列为【流道平衡】充填控制选为自动,压力选择38MPa。
分析结果如下图3.6.8:
图3.6.8流道优化结果
优化为分流道的体积更改-12.58%,说明流道设计比较合理。
注射处压力最大为42.64MPa。
3.7冷却分析
(1)复制上方案并重命名【冷却分析】,设置分析序列为冷却。
(2)设置冷却系统
由于模型工件结构简单、规则,方方正正,没有大的曲面,因此采用冷却回路向导设计冷却回路。
指定水管与直径为10mm,其他选择默认。
管道数量设置为4,如图3.7.1。
得到冷却回路(图3.7.2)并进行分析。
图3.7.1冷却回路参数
图3.7.2冷却回路
设置的参数如下图。
图3.7.3冷却设置
图3.7.4冷却液设置
目标温度为42°C,因此设置水温为25°C,分析后得到结果:
管壁温度为29.14,和水温温度差小于5°C,合理,
回路管壁温度如下图3.7.5:
图3.7.5回路管壁温度
【型腔温度】如图3.7.6
图3.7.6型腔温度结果摘要
按要求,型腔表面温度应该和模具表面温度相差10°C上下,但由日志结果可知道明显不符合要求。
因此要改进方案,将冷却液的入口温度改为30°C、35°C,40°C,设置工艺参数其他一致,再进行分析。
最终30°C的结果符合要求,选用此方案,结果如图3.7.7
图3.7.7型腔温度结果摘要
零件达到顶出温度的时间为25.78s,所以IPC时间设置为26S。
3.8流动分析
复制上述方案重命名【填充+保压】,进行恒温保压分析。
由前面的分析结果可知最大注射压力为44.68MPa,所以初涉保压压力设置为44.7MPa,保压时间=IPC时间25s-充填时间1s=25s,保压工艺设置如下图。
图3.8.1工艺参数
分析后得出顶出时的体积收缩率最大为12.54%,壁厚为1.5mm的PP塑料制件体积收缩率范围应在1.39%到5.43%之间,此方案的体积收缩率局部过大,需要改善,再根据结果取合适的方案。
图3.8.2顶出时的体积收缩率
压力XY图3.8.3
图3.8.3压力xy图
由图可知达到最大压力时间为2.76s,凝固时间为5.28,取中间值4s为恒压/降压转换点,查看分析日志,压力/速度转换时间为1.12s,因此第一段恒压保压时间为2.9s,查看冻结层因子,发现浇口在14s时冻结。
所以保压控制曲线控制为下图:
3.8.4和3.8.5
图3.8.4保压控制曲线设置图3.8.5保压控制曲线
进行优化后的结果如下:
图3.8.6顶出时的体积收缩率
压力XY图
图3.8.7压力xy图
优化后的压力XY图曲线发生了明显的变化,制件大部分的体积体积收缩率颜色相近
可以看出体积收缩更为均匀,但是制件厚度较大的地方的最大的收缩率仍在11.78%,仍需要进一步优化。
其他条件不变,将保压压力提高到65MPa,体积收缩率仍没有改善,反而下限更大,因此排除是保压压力的因素影响,此处不再贴出图片。
顶出时的体积收缩率:
最小不小于0,最大仍为12.42,可见优化有效,但是制件最厚的地方的收缩率仍然无法得到大的改善。
原因可能是因为该处比制件大部分壁厚要厚很多且在充填末端,无法避免。
尝试过很多种方法,仍然无法得到明显的改观。
因此,尝试着再次更改浇口位置,再次尝试方案二。
4、再次尝试方案2
4.1成型窗口分析2
(1)复制上述方案二重命名【成型窗口】,并设置分析序列为【成型窗口】
(2)设置工艺条件:
注塑机最大注塑压力为140MPa,其他默认。
高级选项如图4.1.1
图4.1.1成型窗口高级选项设置
(3)得到结果:
质量成型窗口4.1.2
图4.1.2质量xy图
区域切片图
图4.1.3区域切片图
所以选择注射时间为0.6s
最大剪切应力,图4.1.3,远小于材料许用应力,合理
图4.1.4最大剪切应力
4.2充填分析2
(1)复制上方案并命名为【充填分析2】,设置分析序列为充填,
(2)设置工艺参数:
模具温度42°C,熔体温度250°C,注射时间0.6s,【速度/压力切换】设置为【由%充填体积】,取值99%,其他取默认值。
(3)分析结果:
壁上剪切应力:
小于材料的许用应力0.25,图4.2.1,合理。
图4.2.1壁上剪切应力
压力:
37.54为注射位置处最大压力。
图4.2.2压力
达到顶出温度的时间:
图4.2.3达到顶出温度时间
检查其他各项,没有不合理的地方,进行下一步。
4.3浇注形态及优化2
大体步骤如前面3.6流道系统与平衡分析,不再赘述,只讨论分析结果。
注射位置处的压力
图4.3.1注射位置处压力xy图
最大注射压力为42MPa。
剪切应力方面:
图4.3.2剪切应力
,可知远小于材料的0.25,合理。
查看优化方案:
图4.3.3
图4.3.3流道优化
可知系统将分流道的体积缩小了12.5%,优化结束。
进行下一步——冷却系统的分析。
4.4冷却分析2
设置也如【3.7冷却分析】,得到的冷却回路如下图4.4.1
图4.4.1冷却回路
冷却液温度依然设置为默认的25°C,得到结果图4.4.2:
1型腔温度数据
图4.4.2