畢業(yè)論文：MOLDFLOW輔助注塑件加強筋優(yōu)化及模具設計

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


題 目 MOLDFLOW輔助注塑件加強筋優(yōu)化及模具設計
院(系)別 機電及自動化學院
專 業(yè) 材料成型及控制工程

摘 要

本文旨在研究加強筋尺寸及數量對注塑件質量的影響。通過使用Moldflow軟件對板型、殼型和回轉體型三類典型塑件進行模擬注塑分析。分析結果表明加強筋對塑件的收縮和翹曲都有很大的影響。加強筋的存在可以減小塑件的收縮。但是隨著加強筋厚度和高度的增加這種影響會有所減弱。加強筋的存在會使塑件的表面發(fā)生翹曲。隨著加強筋厚度的增加，這種翹曲呈現(xiàn)先變大而后變小的趨勢，這是加強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筋所引起的翹曲。利用Moldflow軟件進行加強筋優(yōu)化設計可以減小塑件的收縮與變形,提高產品精度。


關鍵詞： 注塑，Moldflow，加強筋，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http://m.jey722.cn省略1712字，正式會員可完整閱讀）……　
流動分析軟件以來，一直主導塑料成型CAE軟件市場。Moldflow一直致力于幫助注塑廠商提高其產品設計和生產質量，Moldflow的技術和服務提高了注塑產品的質量，縮短了開發(fā)周期，也降低了生產成本，Moldflow已成為世界注塑CAE的技術領袖[2]。
Moldflow在輔助設計塑件結構上有著很大的作用。Imihezri等利用Moldflow對V型和*型的兩種加強筋設計進行了比較。分析發(fā)現(xiàn)，V型加強筋更適于汽車離合器踏板，因為相對于*型加強筋，V型加強筋有更低的重量，壓力梯度和成本[3]。Rahman等使用Moldflow對天然纖維復合材料窗框應該使用實心設計還是中空設計進行了研究。結果表明，中空設計由于相對于實心設計能節(jié)省40%的材料成本而成為比較合適的設計方案[4]。
利用CAE技術，可以在模具加工前，在計算機上對整個注塑成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓和冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題并及時進行修改，而不是等到試模后再返修模具。隨著CAE軟件的不斷發(fā)展和廣泛的應用, 避免了傳統(tǒng)設計方法的反復試模和修模引起的成本上升, 提高了一次試模的成功率、提高生產效率與制件質量, 從而提升了企業(yè)在市場上的競爭力[5]。塑料模具的設計不但要采用CAD技術，而且還要采用CAE技術，這是發(fā)展的必然趨勢。

第二章 模擬方案及模擬工藝設置
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筋的關系。選擇了3種形狀不同的塑件進行對比。分別為回轉體型塑件、板型塑件和殼型塑件。如圖2.1至2.3所示。在導入Moldflow后，所有模型的網格縱橫比都被調整到6以下，網格匹配率被調整到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回轉體型塑件
2.2 模擬方案的設計
為了探究加強筋厚度與塑件收縮與變形的關系，應設置不同厚度的加強筋模型進行模擬測試。加強筋的厚度應設在0.5t到0.7t之間,(t為壁厚，下同)，否則在塑件與加強筋相對的表面會出現(xiàn)縮痕現(xiàn)象[7]，所以在設計方案時著重模擬該區(qū)間內的方案，以0.05t作為步進值，模擬5組數據。然后再分別模擬無加強筋、加強筋過薄、與加強筋過厚時的3組數據。以借此來得出加強筋厚度在不同狀態(tài)下對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個塑件在形狀上較為典型，故在設計方案時為了研究加強筋在厚度、高度、數量上對塑件造成的影響，設計了如下方案：
理論上加強筋的高度有限制。板型零件由于兩側壁較高，故在設計時故意將其加強筋設定得較高（4t）以此來探究加強筋過高時加強筋厚度與塑件收縮變形的關系。并在此基礎上設計了一組加強筋厚度為0.6t，加強筋高度從0t開始到6t，步進值為1t的方案來探究加強筋高度對塑件收縮變形的影響。
為了研究澆口位置及進膠方向不同是否會使加強筋對塑件的收縮變形發(fā)生影響。在設計殼型塑件的模擬方案時，分別以潛伏式澆口和點澆口從側面與頂面進膠做兩次模擬分析進行對比。
為了研究加強筋數量的變化對塑件收縮變形的影響。在設計回轉體型塑件的模擬方案時，特別加入了3組數據，來比較當有3個，4個，6個和8個加強筋時塑件的各種變化。
最后，為了探究使用不同材料時加強筋對塑件收縮變形影響的大小是否不同，每個塑件的模擬方案中均加入了一組使用不同材料(PC)進行模擬的方案。
2.3 模擬工藝設置
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。絕對最大熔體溫度為290°C，頂出溫度為113°C。最大剪切應力為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。絕對最大熔體溫度為350°C，頂出溫度為131°C。
模擬時選用的注塑機是Moldflow自帶的默認注塑機。其各項參數如下：
最大注塑機鎖模力 = 7.0002E+03 tonne
最大注射壓力 = 1.8000E+02 MPa
最大注塑機注射率 = 5.0000E+03 cm^3/s
注塑機液壓響應時間 = 1.0000E-02 s
在設置工藝參數時，若是選用PP，設置熔體溫度215度，模具表面溫度215度。其余項選擇自動。若是選用PC設置熔體溫度100度，模具表面溫度290度。其余選擇自動。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 模擬結果及分析
3.1板型塑件的模擬結果與分析
表3.1板型塑件的模擬結果
模擬方案 樣品形狀 加強筋厚度/mm 加強筋數量 加強筋高度 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果。從上表可以看出，對于板型塑件而言，加強筋的厚度與高度對塑件的收縮和變形均有較大的影響。
3.1.1加強筋厚度對板型塑件收縮的影響

圖3.1加強筋厚度對板型塑件收縮率的影響
通過圖3.1可以看出，加強筋的厚度直接影響著塑件的收縮。當加強筋較薄時加強筋可以在很大程度上抵御收縮，但是隨著加強筋厚度的增加，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，無論加強筋的厚度如何變化，塑件在加上加強筋之后，收縮率均較無加強筋時要小。
當加強筋較薄的時候，加強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。當加強筋厚度增大后，因為加強筋本身冷卻時間的增加，造成加強筋收縮的增大，從而使得塑件整體的收縮率有所回升。但依然比沒有加強筋的時候要低。這是因為加強筋本身的收縮雖然增大，但其抵抗收縮的性質沒有改變。
在加強筋進一步加厚之后，收縮率再次下降，這是因為加強筋的力學性能與厚度相關，厚度越厚，其抵抗收縮的能力越強。當加強筋很厚的時候，雖然加強筋本身的收縮變大，但是其抵抗收縮變形的能力也得到加強。故可以使收縮率進一步降低。
3.1.2加強筋厚度對板型塑件變形的影響

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