盒子盖模流分析课程设计报告.docx

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盒子盖模流分析课程设计报告

Moldflow课程设计

题目：

盒子盖模流分析

班级：

09材料2班

根据塑料件的几何特征，量取其相关尺寸，其主视图图1-1与俯视图图1-2及相关尺寸如下所示：

图1-1

图1-2

根据塑料件的几何特征，在pore软件中进行草绘，通过拉伸，抽壳，圆角等操作造型，从上图可以看出零件长径为60mm，短径为40mm，深度为60mm，抽壳壁厚为1.5mm，如图1-3

图1-3

利用IGS保存上面的文件，导出文件。

2CAD模型的检查，修复与简化。

首先，用moldflowCADDOCTOR软件导进三维IGS文件，在Translation状态检测出制件的主要问题为freeedge，自动查找缝合修复后，确认问题的数量为都为0则可。

再在simplification状态下检测出小的过渡圆角剔除就可以了。

再对模型的小特征进行剔除简化，本制件主要是小的过渡圆角，自动查找修复后，其结果如下图2-1：

图2-1

检查完毕后，导出。

再导进moldflowinsight进行连通性，自由边的检测，如果可以就能进入下一步设计，不行，再反复操作，直到满足为止。

3网格的划分

根据制件的厚度和形状，设置全局边长，大约为厚度的2-3倍，这里为设置为4，进行生成网格，对于比较平而且大的平面可以设置大些的局部边长，对于比较小的曲面也可以减小局部边长。

匹配率至少要达到85%，目的是为了使整体的节点数少些，降低分析时间，同时当节点达到一定数目时，匹配率也提高不了多少了。

使精度和效率达到双赢的效果。

查看网格统计，连通区域要为1，边细节，配向细节，相交细节都要为0。

划分后，该制件网格为4510，匹配率为92.5%，相互百分比为90.2%，高于85%，自由边，交叉边，相交细节等都为0，符合要求。

其结果如下：

图3-1

图3-1

4浇口位置的分析

设置分析序列为：

浇口位置，分析后浇口位置后得到最佳浇口位置，结合该制件的结构特征，我们选择盖子的顶部正中间为浇口较为合适，如下图4-1所示，其匹配率达到了0.9727.制品的材料，选用PP材料,

。

图4-1

5成型窗口的分析

a.在成型窗口里，我们根据材料特点及分析结果，可以选取模温为37.78度，圆整为38度，熔体温度选择239度，在其注射质量达到最高0.9001时，其注射时间为0.2682s，其质量XY图如图5-1所示：

图5-1

b.根据区域：

2D幻灯片图，可以找到模具温度为239时，注射时间最小为0.1888s，最大为1.016s，则取其中间位置注射时间0.6s，如图5-2：

图5-2

同时我们得到下图，图5-3，图5-4，图5-5，图5-6。

图5-3

图5-4

图5-5

图5-6

根据上图我们看到，最佳选注射时间为0.6s,最大压力降为12.77MP，最大剪切速率为2482，最大剪切应力为0.1MP,材料给定最大剪切应力为0.25,1最大剪切速率为10000都在材料的性质范围内，符合要求，质量达到90%。

6.充填

主要充填结果如图：

充填时间图6-1，速度/压力切换图6-2，注射位置处压力图6-3

图6-1图6-2

图6-3

查看充填日志

制品的充填阶段结果摘要:

总体温度-最大值=240.1514C

剪切应力-最大值=0.1553MPa

剪切速率-最大值=5075.37841/s

制品总重量（不包括流道）=12.5475g

冻结层因子-最大值=0.1231

查看分析的结果，充填时间为0.6274s，压力与速度切换压力为13.61MP,流动前沿温度下降3.3℃，最低温度主要在下盖壁厚为1mm的筋板处。

剪切速率最高为5075[1/s]，壁上剪应力最大为0.1553，小于材料许可的最大剪应力，即使大于，也可以在实际成型工艺中，可通过提高熔体温度或者降低注射速度来降低其剪应力。

7流道的构建及优化

a.流道尺寸大小的确定

熔体充模分析完成后，就可以着手流道系统的创建及其优化了。

流道系统的创建可通过流道系统向导完成。

这里我们采用点浇口。

选择好流道类型后，就可以确定其尺寸了。

流道系统厚度方向的尺寸与模架的选择有关。

从充填分析中的日志，可以看出，单个制品投影面积为22.3019，查阅相关手册，制品至模仁上表面厚度h1为20-25，取为20mm。

模仁至定模板上表面的厚度h3为20-25，取为20mm。

制品深度（分型面到制品顶面的距离）为60mm，所以定模仁厚度h2=制品厚度+h1=80mm，定模板厚度h4=h2+h3=100mm。

定模座板厚度一般为20mm。

如图7-1

图7-1

确定制品流道系统直径方向的尺寸。

典型的点浇口直径为0.25-1.6mm（参考文献[1]P80）,取为1mm。

对于PP材料，典型的分流道直径为5.0-10.03mm（参考文献[1]P106），取为5mm。

主流道孔径为6.35mm。

主流道锥角度一般为2°-6°（参考文献[1]P103），取为3°。

1.流道系统向导创建

流道系统的类型和尺寸初步确定后，就可以进行创建了。

利用型腔复制导向，根据模架大小，设置为一模八腔，列距为100，行距为80。

采用流道系统向导来创建流道，顶部流道平面Z取100mm。

注入口直径取6.35mm，考虑到浇口衬套孔径可能高于定模板厚度（参考文献[2]图8-34），在此取高出尺寸为5mm,所以注入口长度为20+5=25mm，拔模角取3°。

分流道直径取5mm，截面为圆形。

竖直流道，底部直径取4mm，拔模角取3°，以便同浇口尺寸吻合。

顶部浇口，始端直径取4mm，末端直径取1mm，长度取2mm。

流道系统的二维图如图所示：

图7-2

图7-2

创建后整体图如图7-3所示：

图7-3

流道充填分析的主要结果在日志中显示如下：

最大注射压力（在0.7675s）=44.3729MPa

充填结束时间=0.7725s

总重量（制品+流道）=119.3287g

最大锁模力-在充填期间=26.7544tonne

制品的充填阶段结果摘要:

总体温度-最大值（在0.773s）=247.3509C

剪切应力-最大值（在0.773s）=0.1808MPa

剪切速率-最大值（在0.773s）=6886.08351/s

制品总重量（不包括流道）=100.0666g

冻结层因子-最大值=0.1160

其主要结果如图7-4，图7-5所示：

图7-4图7-5

分析这些数据，我们可以看到最大剪切应力小于0.25MP，最大剪切速率小于10000，最大注射压力为44.37MP小于112MP，都在规定范围内，流动前沿温度分布小于2度，所以符合要求。

8冷却系统的构建及方案的比较

冷却系统同样是利用流道的构建方式，先定点。

连线，再进行网格划分构建。

由于此塑件的结构比较复杂，即要对型腔进行冷却还要对型芯进行冷却。

由于该型芯比较深比较厚，所以可以用用隔水板冷却。

管道直径以及隔水板信息如下：

管道直径为10mm，水管与制品之间距离为25mm，管道数量为8mm，管道之间的距离为25mm，制品之外距离为100mm.隔水板直径为14mm，长度为65mm，相邻隔水板之间的距离为99mm。

连接隔水板的的管道直径为100mm。

单根管道长度为525mm，8根管道所占的宽度为183mm。

整体图如图8-1，图8-2所示：

图8-1

图8-2

进行冷却分析，结果如图8-3，发现冷却介质温升过大，超过2度：

图8-3

由于水路管道过长，须改进管道，所以在水路中间位置增加一个进水口如下：

图8-4

分析回路主要数据图如下：

图8-5图8-6

8-7

。

从图8-5冷却介质温度可以看出，冷却介质入水口和出水口温差在2℃以内，满足2-3℃要求。

从图8-6温度，模具可以看出，制品内部温度较高，但是高出范围均在10度以内，满足要求。

由图8-7温度曲线制品XY图来看，在壁厚方向，上下表面温差也很小，均在10℃以内，满足20℃要求

期分析日志主要结果如下：

9.充填保压分析及优化

1.初次步包保优化分析，分析序列选择冷却+充填+保压，工艺设置中，冷却设置，模具表面温度设为37.8℃，熔体温度设为239℃，开模时间设为5s，注射+保压+冷却时间（IPC时间）选择自动。

充填控制选择注射时间，时间为1s，。

速度/压力切换选择自动，保压控制选择%充填压力与时间，保压曲线设置中悬着默认的。

完成设置后，双击继续分析。

顶出时体积收缩率如图9-1，注射位置处压力XY图如图

图9-1

图9-2

图9-3

图9-4

图9-5

最大注射压力（在0.7682s）=44.4015MPa

由图9-2可以确定保压时间为8s，由图9-5确定降压时间为2s，由图.9-1发现远端收缩率过大，说明保压压力过小。

收缩率出现负值，说明保压时间过长，浇口处收缩率过大，说明说明降压时间过短。

结合分析后，改变保压条件，依次改进可以得到以下几种方案：

在结果分析里，主要参数看得是顶出时制品的收缩率。

方案1：

模具表面温度37.8，熔体温度239，充填压力增加为53MP，根据初步保压充填分析，充填压力与时间中三个阶段时间分别计算得到为0.1s,8s,2s，如图9-1-1保压控制选充填压力与时间，进行充填保压分析如图

图9--1-1

设置好参数后分析结果顶出时体积收缩率如图9-1-2：

图9-1-2

从图9-1-2看出顶出时体积收缩率为3.301%，还是比较大，可以继续增大压力。

浇口附近出现负值，说明保压时间过长。

方案2：

对方案1进行优化，加大压力到57MP，保压时间改为4s，改变条件如图9-2-1所示：

9-2-1

设置好参数后分析结果顶出时体积收缩率如图9-2-2：

发现保压时间差不多，去除了过保压现象。

可是收缩率还是太大，所以可以继续增大保压压力，而浇口附近收缩率问题很大，主要是由于降压时间太短引起的。

方案3:

对方案2进行优化，我们加大压力到62MP，保压时间为4s，降压时间为5s，改变条件如下图9-3-1：

图9-3-1

设置好参数后分析结果顶出时体积收缩率如图9-3-2：

图9-3-2

浇口附近的欠保压得到了一定的改善，范围大大缩小，但浇口处收缩率还是大了一点点，所以继续提高降压时间。

方案4：

增大降压时间为6s.减小保压时间为3.5s.如图9-4-1

图9-4-1

设置好参数后分析结果顶出时体积收缩率如图9-4-2：

如图得到的顶出时体积收缩率为0.196%—1.996%，都在范围内，所以这个方案符合要求。

综上4个方案里，第4个方案是最优的。

第四个方案的参数具体为：

模温38，熔体温度为239，充填压力为62MP，充填反应时间为0.1s，保压时间为3.5s，降压时间为6s.

10冷却充填保压翘曲分析

翘曲分析，设置分析序列选择为冷却+充填+保压+翘曲，工艺设置中，冷却设置和流动设置保持不变，翘曲设置中，勾上分离翘曲原因，如图10-1.其他默认。

设置完成后，双击继续分析。

工艺设置如下图，设置得；

图10-1

翘曲分析后，总的变形以及各个因素的变形如图10-2所示：

图10-2

a.冷却不均变形如下图10-3：

图10-3

b收缩不均变形如下：

图10-4

c角变形数据如下图10-5：

图10-5

综上可以看出，主要是收缩变形引起的翘曲，但是这些翘曲变形都在可以接受的范围内，所以不需要进行优化分析。

11moldflow疑难解析

1在划分网格时，是起步阶段，但应该充分考虑节点数和匹配度的协调度的问题。

2流道设计时，特别是对于一模多腔的模具，应该特别要注意用镜像复制流道时的，整体流道的连通性，这个很重要，否则就不能进行充填分析，出现这个问题应该考虑最方便改变某些段流道，重新创点连线划分网格，可以解决这个难题。

3对于比较深的壳内零件进行创建冷却水路时，应该想到合理创建喷水管和隔水板，这样达到的效果会比较好。

对于该塑料件，冷却水路布置比较麻烦，因为壳体内的尺寸比较小。

4对于保压分析，应该充分考虑导致收缩率的原因，在根据相应情况作相信尝试的改进，就会有比较好的效果。

12课程设计总结

通过本次课程设计，使我熟悉地了解了moldflow这们课程，也对这个软件有了很好的掌握，能够用模流详细地分析一些塑料制件成型的仿真过程。

参考文献

[1][美]JayShoemaker.Moldflow设计指南.傅建，姜勇道，赵国平，译.成都：

四川大学出版社，2010

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