畢業(yè)論文：MOLDFLOW輔助注塑件加強(qiáng)筋優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)

目錄/提綱：……
1、動(dòng)模在開閉器的作用下拉動(dòng)定模板分模
3、頂出板通過頂桿螺釘帶動(dòng)脫模板頂出塑件
4、合模
1、加強(qiáng)筋可以有效地抵御收縮，但隨著厚度的增加，抵御收縮的能力會(huì)減弱
3、增加加強(qiáng)筋的數(shù)量可以有效降低塑件收縮率
4、加強(qiáng)筋本身會(huì)使得塑件向加強(qiáng)筋所在的方向凸起，加重塑件的翹曲
……
畢 業(yè) 論 文
（科 學(xué) 研 究 報(bào) 告）


題 目 MOLDFLOW輔助注塑件加強(qiáng)筋優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)
院(系)別 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院
專 業(yè) 材料成型及控制工程

摘 要

本文旨在研究加強(qiáng)筋尺寸及數(shù)量對(duì)注塑件質(zhì)量的影響。通過使用Moldflow軟件對(duì)板型、殼型和回轉(zhuǎn)體型三類典型塑件進(jìn)行模擬注塑分析。分析結(jié)果表明加強(qiáng)筋對(duì)塑件的收縮和翹曲都有很大的影響。加強(qiáng)筋的存在可以減小塑件的收縮。但是隨著加強(qiáng)筋厚度和高度的增加這種影響會(huì)有所減弱。加強(qiáng)筋的存在會(huì)使塑件的表面發(fā)生翹曲。隨著加強(qiáng)筋厚度的增加，這種翹曲呈現(xiàn)先變大而后變小的趨勢(shì)，這是加強(qiáng)筋與塑件其他部分壁厚不均所致。但是，通過選取合理的澆口位置等方式，可以利用塑件其他部分的翹曲來抵消加強(qiáng)筋所引起的翹曲。利用Moldflow軟件進(jìn)行加強(qiáng)筋優(yōu)化設(shè)計(jì)可以減小塑件的收縮與變形,提高產(chǎn)品精度。


關(guān)鍵詞： 注塑，Moldflow，加強(qiáng)筋，收縮，翹曲


ABSTRACT

This study aims to investigate the impact of rib on the shrink and warping of plastic product. Three articles of plate type, shell type and rotational type were computational analyzed by Moldflow software. The rib has a great influence on the shrink and deformation of plastic product. A less shrink can be found by the ribs e*ist. But this kind of influence will be decreased while the thickness of the ribs increased. The rib will aslo make the products warp. With the thickness of the ribs increased, the degree of warp will increases first and then decreases. It is because of the different temperature between the rib and the other parts of
……（新文秘網(wǎng)http://m.jey722.cn省略1712字，正式會(huì)員可完整閱讀）……　
流動(dòng)分析軟件以來，一直主導(dǎo)塑料成型CAE軟件市場(chǎng)。Moldflow一直致力于幫助注塑廠商提高其產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量，Moldflow的技術(shù)和服務(wù)提高了注塑產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短了開發(fā)周期，也降低了生產(chǎn)成本，Moldflow已成為世界注塑CAE的技術(shù)領(lǐng)袖[2]。
Moldflow在輔助設(shè)計(jì)塑件結(jié)構(gòu)上有著很大的作用。Imihezri等利用Moldflow對(duì)V型和*型的兩種加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較。分析發(fā)現(xiàn)，V型加強(qiáng)筋更適于汽車離合器踏板，因?yàn)橄鄬?duì)于*型加強(qiáng)筋，V型加強(qiáng)筋有更低的重量，壓力梯度和成本[3]。Rahman等使用Moldflow對(duì)天然纖維復(fù)合材料窗框應(yīng)該使用實(shí)心設(shè)計(jì)還是中空設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，中空設(shè)計(jì)由于相對(duì)于實(shí)心設(shè)計(jì)能節(jié)省40%的材料成本而成為比較合適的設(shè)計(jì)方案[4]。
利用CAE技術(shù)，可以在模具加工前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注塑成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓和冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)進(jìn)行修改，而不是等到試模后再返修模具。隨著CAE軟件的不斷發(fā)展和廣泛的應(yīng)用, 避免了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的反復(fù)試模和修模引起的成本上升, 提高了一次試模的成功率、提高生產(chǎn)效率與制件質(zhì)量, 從而提升了企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力[5]。塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用CAE技術(shù)，這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。

第二章 模擬方案及模擬工藝設(shè)置
2.1 模擬所選用的模型
在本次模擬中，為了探究不同形狀的塑件的收縮變形與加強(qiáng)筋的關(guān)系。選擇了3種形狀不同的塑件進(jìn)行對(duì)比。分別為回轉(zhuǎn)體型塑件、板型塑件和殼型塑件。如圖2.1至2.3所示。在導(dǎo)入Moldflow后，所有模型的網(wǎng)格縱橫比都被調(diào)整到6以下，網(wǎng)格匹配率被調(diào)整到85%以上以符合Moldflow模擬的要求[6]。

圖2.1 板型塑件 圖2.2 殼型塑件 圖2.3回轉(zhuǎn)體型塑件
2.2 模擬方案的設(shè)計(jì)
為了探究加強(qiáng)筋厚度與塑件收縮與變形的關(guān)系，應(yīng)設(shè)置不同厚度的加強(qiáng)筋模型進(jìn)行模擬測(cè)試。加強(qiáng)筋的厚度應(yīng)設(shè)在0.5t到0.7t之間,(t為壁厚，下同)，否則在塑件與加強(qiáng)筋相對(duì)的表面會(huì)出現(xiàn)縮痕現(xiàn)象[7]，所以在設(shè)計(jì)方案時(shí)著重模擬該區(qū)間內(nèi)的方案，以0.05t作為步進(jìn)值，模擬5組數(shù)據(jù)。然后再分別模擬無加強(qiáng)筋、加強(qiáng)筋過薄、與加強(qiáng)筋過厚時(shí)的3組數(shù)據(jù)。以借此來得出加強(qiáng)筋厚度在不同狀態(tài)下對(duì)塑件收縮與變形所造成的影響。為了放大塑件的收縮和變形，故選擇收縮率較大的PP作為塑件材料。
另外，由于3個(gè)塑件在形狀上較為典型，故在設(shè)計(jì)方案時(shí)為了研究加強(qiáng)筋在厚度、高度、數(shù)量上對(duì)塑件造成的影響，設(shè)計(jì)了如下方案：
理論上加強(qiáng)筋的高度有限制。板型零件由于兩側(cè)壁較高，故在設(shè)計(jì)時(shí)故意將其加強(qiáng)筋設(shè)定得較高（4t）以此來探究加強(qiáng)筋過高時(shí)加強(qiáng)筋厚度與塑件收縮變形的關(guān)系。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一組加強(qiáng)筋厚度為0.6t，加強(qiáng)筋高度從0t開始到6t，步進(jìn)值為1t的方案來探究加強(qiáng)筋高度對(duì)塑件收縮變形的影響。
為了研究澆口位置及進(jìn)膠方向不同是否會(huì)使加強(qiáng)筋對(duì)塑件的收縮變形發(fā)生影響。在設(shè)計(jì)殼型塑件的模擬方案時(shí)，分別以潛伏式澆口和點(diǎn)澆口從側(cè)面與頂面進(jìn)膠做兩次模擬分析進(jìn)行對(duì)比。
為了研究加強(qiáng)筋數(shù)量的變化對(duì)塑件收縮變形的影響。在設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)體型塑件的模擬方案時(shí)，特別加入了3組數(shù)據(jù)，來比較當(dāng)有3個(gè)，4個(gè)，6個(gè)和8個(gè)加強(qiáng)筋時(shí)塑件的各種變化。
最后，為了探究使用不同材料時(shí)加強(qiáng)筋對(duì)塑件收縮變形影響的大小是否不同，每個(gè)塑件的模擬方案中均加入了一組使用不同材料(PC)進(jìn)行模擬的方案。
2.3 模擬工藝設(shè)置
本研究所使用的模擬軟件為Moldflow Plastics Insight 6.1。所使用的材料為PP和PC。其中PP為Huntsman Chemical Company 的AP5325-HS 。推薦的模具表面溫度為25°C。熔體溫度為215°C，模具溫度范圍在10-40°C之間，熔體溫度范圍在200-230°C之間。絕對(duì)最大熔體溫度為290°C，頂出溫度為113°C。最大剪切應(yīng)力為0.25MPa。最大剪切速率為100000/s。平行收縮率為1.275%。垂直收縮率為1.851%。PC選用的是DSM的*antar 19R，推薦的模具表面溫度為100°C熔體溫度為290°C。模具溫度范圍在80-120°C之間，熔體溫度范圍在260-320°C之間。絕對(duì)最大熔體溫度為350°C，頂出溫度為131°C。
模擬時(shí)選用的注塑機(jī)是Moldflow自帶的默認(rèn)注塑機(jī)。其各項(xiàng)參數(shù)如下：
最大注塑機(jī)鎖模力 = 7.0002E+03 tonne
最大注射壓力 = 1.8000E+02 MPa
最大注塑機(jī)注射率 = 5.0000E+03 cm^3/s
注塑機(jī)液壓響應(yīng)時(shí)間 = 1.0000E-02 s
在設(shè)置工藝參數(shù)時(shí)，若是選用PP，設(shè)置熔體溫度215度，模具表面溫度215度。其余項(xiàng)選擇自動(dòng)。若是選用PC設(shè)置熔體溫度100度，模具表面溫度290度。其余選擇自動(dòng)。兩種模擬方案均選用P-20模具鋼。頂出條件均為冷卻百分比為100%且溫度131度以下。

第三章 模擬結(jié)果及分析
3.1板型塑件的模擬結(jié)果與分析
表3.1板型塑件的模擬結(jié)果
模擬方案 樣品形狀 加強(qiáng)筋厚度/mm 加強(qiáng)筋數(shù)量 加強(qiáng)筋高度 材料 模具表面溫度/C° 熔體溫度/C° 收縮率/% 總變形/mm Z方向上的變形量
1 板型 0t 0 0t PP 25 215 0.87 0.3534 0.2394
2 板型 0.2t 2 4t PP 25 215 0.73 0.3381 0.2261
3 板型 0.5t 2 4t PP 25 215 0.81 0.3985 0.2821
4 板型 0.55t 2 4t PP 25 215 0.82 0.3932 0.288
5 板型 0.6t 2 4t PP 25 215 0.82 0.4019 0.2864
6 板型 0.65t 2 4t PP 25 215 0.82 0.3913 0.3015
7 板型 0.7t 2 4t PP 25 215 0.83 0.3678 0.3007
8 板型 1.2t 2 4t PP 25 215 0.77 0.3158 0.2365
9 板型 0.6t 4 4t PP 25 215 0.84 0.398 0.286
10 板型 0.6t 2 4t PC 100 290 0.49 0.1887 0.1179
11 板型 0.6t 2 1t PP 25 215 0.83 0.3284 0.2351
12 板型 0.6t 2 2t PP 25 215 0.82 0.3659 0.234
13 板型 0.6t 2 3t PP 25 215 0.82 0.387 0.2333
14 板型 0.6t 2 5t PP 25 215 0.82 0.3712 0.2867
15 板型 0.6t 2 6t PP 25 215 0.82 0.3632 0.3105
上表是板型零件的模擬結(jié)果。從上表可以看出，對(duì)于板型塑件而言，加強(qiáng)筋的厚度與高度對(duì)塑件的收縮和變形均有較大的影響。
3.1.1加強(qiáng)筋厚度對(duì)板型塑件收縮的影響

圖3.1加強(qiáng)筋厚度對(duì)板型塑件收縮率的影響
通過圖3.1可以看出，加強(qiáng)筋的厚度直接影響著塑件的收縮。當(dāng)加強(qiáng)筋較薄時(shí)加強(qiáng)筋可以在很大程度上抵御收縮，但是隨著加強(qiáng)筋厚度的增加，塑件的收縮率開始不斷增大，在增大到一定程度之后，收縮率又再次下降。但是從整體上來看，無論加強(qiáng)筋的厚度如何變化，塑件在加上加強(qiáng)筋之后，收縮率均較無加強(qiáng)筋時(shí)要小。
當(dāng)加強(qiáng)筋較薄的時(shí)候，加強(qiáng)筋本身的厚度較周圍基面壁厚要小，故冷卻快，收縮小，可以很好地抵御塑件其他部分的收縮。當(dāng)加強(qiáng)筋厚度增大后，因?yàn)榧訌?qiáng)筋本身冷卻時(shí)間的增加，造成加強(qiáng)筋收縮的增大，從而使得塑件整體的收縮率有所回升。但依然比沒有加強(qiáng)筋的時(shí)候要低。這是因?yàn)榧訌?qiáng)筋本身的收縮雖然增大，但其抵抗收縮的性質(zhì)沒有改變。
在加強(qiáng)筋進(jìn)一步加厚之后，收縮率再次下降，這是因?yàn)榧訌?qiáng)筋的力學(xué)性能與厚度相關(guān)，厚度越厚，其抵抗收縮的能力越強(qiáng)。當(dāng)加強(qiáng)筋很厚的時(shí)候，雖然加強(qiáng)筋本身的收縮變大，但是其抵抗收縮變形的能力也得到加強(qiáng)。故可以使收縮率進(jìn)一步降低。
3.1.2加強(qiáng)筋厚度對(duì)板型塑件變形的影響

圖3.2 加強(qiáng)筋厚度對(duì)板型塑件變形的影響
通過圖3.2可以看出，加強(qiáng)筋厚度與變形量的關(guān)系呈拱形曲線。當(dāng)加強(qiáng)筋較薄或是較厚時(shí)塑件的變形 ……（未完，全文共26736字，當(dāng)前僅顯示4809字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：MOLDFLOW輔助注塑件加強(qiáng)筋優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)》）