注塑模流分析报告.docx
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注塑模流分析报告.docx
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注塑模流分析报告
华东交通大学之南宫帮珍创作
螺丝刀盒moldflow实训说明书
QZ
2015/11/30
课程:
资料成型计算机仿真
学校:
华东交通大学
学院:
机电工程学院
专业:
资料成型及控制工程
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
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。
主分型面在上概况,正面有卡勾及圆孔,需要做侧抽芯。
资料选用普通PP资料。
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
(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。
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:
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:
由统计结果知,匹配率都达到了91%以上,合理。
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】,选择资料为默认的PP资料(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资料),该资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。
分析并等待结果,得到最佳的浇口位置如下圈出的位置
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:
方案2:
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。
【充填时间的不同】:
方案一为1的充填时间为1.151秒,
方案二的充填时间为1.135秒,相差不大。
【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:
方案二为24.40秒,方案2要更多2秒。
方案一更优。
【熔接痕的对比】方案一的:
然后方案二的:
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未几的。
相差不大
【气穴】方案一的:
方案二的:
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,因而下面先测验考试着用方案一进行下面的分析工作。
(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。
(3)得到结果:
最大剪切应力3.4.3(远小于资料的0.25MPa,可以接受)
区域切片图3.4.4,因此可以选择注射时间为1S.
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。
(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:
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,均小于资料的许用最大剪切应力0.25,
注射位置处的压力,图3.5.3,最大为38.25MPa。
最大锁模力为20.8吨,均发生在速度/压力切换的时候。
(1)复制上方案偏重命名为【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)。
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】。
因为是边沿浇口(尺度浇口),设置在分型面上,所以浇口形状应为矩形。
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:
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。
(1)复制上方案偏重命名【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,因此采取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。
设置的参数如下图。
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:
零件达到顶出温度的时间为25.78s,所以IPC时间设置为26S。
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。
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。
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,检查分析日志,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,检查冻结层因子,发现浇口在14s时冻结。
进行优化后的结果如下:
压力XY图
优化后的压力XY图曲线发生了明显的变更,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,无法防止。
测验考试过很多种方法,仍然无法得到明显的改观。
因此,测验考试着再次更改浇口位置,再次测验考试方案二。
4、再次测验考试方案2
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】
(3)得到结果:
区域切片图
最大剪切应力,图4.1.3,远小于资料许用应力,合理
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:
小于资料的许用应力0.25,图4.2.1,合理。
压力:
37.54为注射位置处最大压力。
达到顶出温度的时间:
检查其他各项,没有分歧理的地方,进行下一步。
2
大体步调如前面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
最大注射压力为42MPa。
剪切应力方面:
,可知远小于资料的0.25,合理。
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。
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
型腔概况温度平均值为42.8744,与模具温度非常接近,非常合理。
温差不超出2℃,合理。
3回路管壁温度:
最大为29.04℃,也不超出冷却液入口温度5℃,合理。
2
然后进行分析,得到结果如下,图4.5.4:
1顶出时的体积收缩率:
达到了12.97%,主要仍然集中在制件最厚的地方以及浇口处。
该PP资料制件体积收缩率范围(1.5mm)应在1.39%到5.43%之间,明显需要进行优化。
2压力XY图:
体积收缩率过小的地方,说明该处过保压,制件较厚处收缩率大,说明保压补缩不敷,还需要提高保压压力。
(2)保压优化
方案1:
将保压压力设置为40MPa,其他参数不变,分析得到结果:
最大的收缩率降低到9.275,但最小的体积收缩也出现了-0.636,说明过保压加剧了。
测验考试其他方案:
将压力分别设置成:
方案2为60MPa、方案3为75MPa,其他参数不变,依次分析得到结果。
还是未能达到要求。
通过对比数据发现在40-75MPa的范围内,压力越大,体积收缩率约小,但同时也会出现负收缩越来越大的情况,也就是过保压越来越严重。
综合比对,最终选择以40MPa为恒压保压压力。
而且通过创建保压曲线并优化,以缩小制件上主体积的收缩率的差别。
尽可能实现均衡收缩。
压力XY图如下
通过分析,充填末端在2.5s时达到最大,5s的时候为0,取中间值3.8s作为恒压/降压转换点。
检查冻结层因子结果,得到浇口在15s处冻结。
速度压力时间切换为0.66s,由此确定第一段恒压保压时间为3.1s,第二段卸压时间为12.2s。
设置参数如图:
得到的结果如下:
最大的体积收缩率为9.798,最小为0.0650,(壁厚为1.5mm的收缩率应在1.39%到5.43%之间,壁厚为5mm的收缩率应在1.71%到6.75%之间)没有过保压现象。
主要问题还是集中在制件较厚的地方还有浇口附近,但相比之前的方案得到了很大的改善,且收缩率大的区域十分小,制件主体的收缩率也很均衡。
如果要改善浇口附近制件较厚处的收缩率过大的情况,那么就要增大保压压力,但是通过分析可以发现这样会使其他区域的收缩率大大降低,而且区域会想当大,甚至很多区域会出现过保压的情况。
制件主体部分也会受到影响。
所以到此保压优化完成,最终确定使用此方案。
2
翘曲分析与优化是分析流程的最后一个步调,充填、冷却、保压这三个因素都是翘曲变形的主要因素。
翘曲分析结果的好坏说明前面工作的质量。
若翘曲变形过大,则需要重新对前面的方案进行优化。
分析后的结果:
所有因素:
可以看到在正面的孔洞处的变形为0.28mm,其他各个地方的变形都很小,
图4.6.1变形,所有因素
图4.6.2变形因素Y方向
X方向:
变形量为0.1761,变形量较小。
图4.6.3变形因素X方向
图4.6.4变形,冷却不均
图4.6.5变形,收缩不均
取向因素:
图4.6.6变形,取向因素
从上面的结果可以得出,变形量主要是由于收缩不均匀引起的,接近总的变形量。
由上图可以分析得出,收缩不均匀的地方是注射末端以及制件厚度突变的卡扣处和侧孔,而引起收缩不均匀的原因一部分是制件厚度并不是一致,以及保压方面的问题。
总之还是不成防止地引起了翘曲变形,但总体来说变形量不算很大,可以接受。
5、总结分析(最终方案)
浇口位置应设置在如下图圈出的位置处。
选用一般的PP料。
主流道直径为7.56mm,拔模角2.4度,长度60mm。
分流道直径为6mm,
模具资料选用P20;
模具温度:
42℃;
熔体温度250℃,开模时间5s,
注射时间0.6s,保压压力为40MPa,保压控制如下,【注射+保压+冷却时间】设置为25s。
水管直径为d=10mm,水管与零件间的距离为25mm,水管与零件排列方式为沿X方向。
冷却介质选用纯水,冷却介质入口温度设置为25℃。
流动类型为层流,所以雷诺数Re设置为2000。
查表得纯水在25℃时的密度为ρ=0.997kg每平方毫米,粘度为η=0.8937N*s每平方毫米,冷却液平均流速U=Re*η/(ρd)=17.928mm/s=0.17928m/s取0.18米每秒。
6、致谢
非常感谢匡老师,不辞辛劳地解答各种疑问。
现在看来,当初的问题很多都问得甚至是相当的愚蠢,例如纵横比修复和优化这种比较低级问题,但匡博还是手把手教到会为止,不堪忸捏。
很难想象匡博这样的忙人,怎样抽出时间,才干录制了近十五个小时的教学视频,孜孜不倦地一点一点地教会,再简单再细小的细节也没有略过,语言已经无法来形容这种敬业的态度,五体投地也不克不及。
甚至在有些视频里甚至可以听得出匡博是感冒了的,声音明显变了,还咳嗽……这种情况下老师依然给我们录制视频。
有此良师,只能说三生有幸。
7、感受与建议
总体来说,这个课设总算是亲力亲为一步一个脚印做下来了,不竭地重复和更改,花了大量的精力去优化和改进,最终才得到相对满意的结果,然而并没有做到完美,有比较细小的地方仍然是无法优化,累觉不爱。
在这个设计和分析的过程当中,就是不竭地测验考试,修改,得出结果,比对,在测验考试在修改再比对,不竭地循环不竭的改进。
每个方案,每个数据,都是亲力亲为,用心血写成,虽然到最后还是得不到最满意的结果,但看着自己的成果还是有小小的成就感。
在这个课设里,最大的感触就是,行就是行,不成就是不成,没有“大概可以了”“差未几”的说法,要求的就是一丝不苟,精益求精。
有时候,为了百分之几的数据,都要进行数十次的测验考试优化,虽然相差不是太大,但更好就是更好,得到更优解总会让人欣慰。
收获还是有的,对这款软件的认识和掌控基本上已经进入了入门阶段,有了一定的理解和认知,这对以后走更远的路来说,起码我已经迈出了7、8个程序。
很喜欢这种讲课之后马上实践的模式,课堂上讲理论和注意事项,机房动手,防止走弯路,上手更快。
接受起来也比较快。
建议的话,感觉要是上机课再多一些比较好,理论:
实践的比例在1:
2这样,操纵更多一些,在操纵中发现问题并及时解决会有更好的效果。
当然因人而异,这只是个人观点。
以上,为所有陈述内容。
1、三维造型1
2、模型修复与简化2
3、moldflow模流分析2
4、再次测验考试方案220
5、总结分析(最终方案)34
6、致谢37
7、感受与建议37
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