1、基于基于Moldflow的冰箱的冰箱用塑料配件注射成型研究用塑料配件注射成型研究 姓姓 名名:周艳萍周艳萍 学学 号号:B11030302B11030302 班班 级级:模具二班模具二班 指导教师指导教师:闵志宇闵志宇毕业设计论文毕业设计论文 目录：前 言第一章 塑件的工艺分析第二章 模具结构设计方案第三章 注射成型研究第四章 塑件和模具的调整及其优化 第五章 基于正交试验多工艺参数优化第六章 方案优化后的结果结 论毕业设计论文毕业设计论文 前言：（一）国内外研究动态：与国外发达国家相比，我国模具CAD/CAE/CAM技术发展水平还很低，差距很大。主要表现在几个以下方面:1）软件开发进度和水平
2、低。2）CAD/CAM应用水平差距明显。3）CAE没有得到广泛应用。4）信息集成技术落后。5）CAD/CAE/CAM缺乏知识的集成。毕业设计论文毕业设计论文 本文以生活中常用的塑料件为研究对象，可以培养学生对有限元软件的了解，能通过注塑模拟软件对注塑成型过程进行提高模拟分析的能力。通过计算机模拟仿真技术可以减少试模修模次数，提高制品质量、减小生产周期和降低生产成本，对企业降低生产成本，提高效率有着重大的技术和经济意义。（二）选题的依据和意义：毕业设计论文毕业设计论文 本文以冰箱用塑料配件为例。应用Moldflow软件对冰箱用塑料配件的模具设计方案进行化。先利用Moldflow软件对塑料件进行预
3、分析，依据分析结果，提出优化方案，进而对塑件进行注射成型优化分析，再利用正交试验分析找到最为合理的优化方案。使试模的成功率得到明显的提高。（三）本课题研究的基本内容：毕业设计论文毕业设计论文 毕业设计论文毕业设计论文第一章 塑件的工艺分析1.1 零件的分析 塑件名为冰箱用塑料配件，在主体盖最下方的两端存在侧孔结构，所以在模具设计时需要考虑侧向分型与抽芯机构。选用增强聚丙烯作为冰箱用塑料配件的材料。材料的成型性能：（1）结晶性材料，吸湿性小，可能发生熔体破裂，长期与热金属接触容易发生分解。（2）流动性能极好，溢边值0.03mm左右。（3）冷却速度快，浇注系统和冷却系统应散热适度。（4）成型收缩范
4、围较大，方向性明显，容易出现变形、缩孔、凹陷、翘曲，但收缩性比较强。（5）注意控制成型温度，料温低、趋向性明显，在低温高压时更明显，温度过高时常会发生翘曲、变形。（6）塑件应壁厚均匀，避免缺口、尖角，以防应力集中。1.2 选用的材料及其特点毕业设计论文毕业设计论文2.1 注射机的选用 根据每次注射成型件数需要满足的最大注射量，锁模力，经济性等初选海天牌注塑机，额定注射60mm2的卧式成型机XS-ZY-60。第二章 模具结构设计方案毕业设计论文毕业设计论文 毕业设计论文毕业设计论文2.2 初步设置型腔数目及布置：塑件的生产批量大，从经济方面考虑应使用一模多腔注射模具。但考虑到有侧向分型，两端都需
5、侧向抽芯，因此采用一模两腔。根据锁模力、最大注射量、塑件精度等综合因素确定型腔的布置方式也是一模两腔。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文2.3 模架结构方案 根据塑件的要求、塑料的成型特点以及型腔的布局。初选的模架为：A2540型标准模架。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文第三章 注射成型分析3.1 模型导入 将模型导入到工程项目中。对模型进行网格划分结果并进行网格统计结果如图所示：毕毕 业业 设设 计计 论论 文文3.2 充填分析 Moldflow 软件的充填分析可以对塑料熔体从开始进入型腔直至充满型腔的整个过程进行模拟。（1）建立一模两腔的浇注系统：毕毕 业业 设设 计计 论论 文文（2）
6、剪切速率。体积 由充填分析结果可知最高剪切速率约为107100（1/s),比材料的最大剪切速率高，需要对浇注系统进行修改。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文（3）壁上剪切应力 壁上最大剪切应力为0.4504MPa,但材料允许的最大剪切应力为0.26MPa。出现在浇口位置，因此需对浇注系统进行修改。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文3.3 保压分析 保压分析的目的是为了获得最佳的保压阶段设置，降低由保压引起的塑件收缩、翘曲等质量缺陷。（1）顶出时的体积收缩率 塑件顶出时的体积收缩率为10.60%15.59%之间，且分布不太均匀，所以没有达到预定的要求。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文3.4 冷
7、却分析 冷却分析用来模拟塑料熔体在模具内的热量传递情况，根据分析结果判断塑件冷却效果的优劣，然后对冷却系统进行优化，缩短塑件的成型周期，提高生产效率，提高塑件成型的质量。（1）达到顶出温度的时间 在塑件大孔处，塑件的冷却时间较长，应在这些部位加强冷却。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文（2）塑件平均温度 塑件平均温度较高的地方可能塑件壁有点厚或者冷却不好，因此需对塑件或者浇注系统进行修改。（3）流道平均温度 在主流道末端，最高温度为75.15，在主流道顶部最高温度为41.93，温差稍大，因此需对主流道进行优化。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文3.5 翘曲分析 通过翘曲分析可以模拟塑件成型过程
8、，对翘曲变形进行预测，确定改进方案和措施。（1）综合因素引起的变形 所有因素的总变形量为0.4465mm，主要集中在有侧孔的填充末端。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文（2）收缩不均引起的变形 收缩不均引起的总变形量的最大值为0.2180mm，主要表现在有侧孔的充填末端处。由以上分析结果可知，塑件翘曲变形的主要原因是熔体的不均匀收缩，综合各种因素对制件变形的影响，应对浇注系统进行调整。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文3.6 收缩分析 通过收缩分析结果选择合理的塑料收缩率，保证型腔的尺寸在允许的工差范围内。（1）体积收缩率从下图可以看出塑件各部分的体积收缩率相差更大，接近15%，会严重影响塑件
9、的外形尺寸。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文第四章 塑件和模具的调整及其优化4.1 塑件及模具的各项参数作如下调整毕毕 业业 设设 计计 论论 文文4.2 优化后的充填分析结果（1）剪切速率 从图中可以看出，方案修改后的模型剪切速率为10060(1/s)，与初始设计方案的剪切速率相比有了明显的下降，低于材料允许的最大剪切速率。说明浇口尺寸的修改使模型的剪切速率得到了改善，保证了材料在充填过程中的稳定性。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文4.3 优化后的保压分析结果（1）顶出时的体积收缩率 从图中可以看出体积收缩率比优化前大一些，但与之前相比，体积收缩率分布更加均匀且收缩率范围与之前相比也有所
10、缩小。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文4.4 优化后的冷却分析结果（1）塑件最高温度 从图中可以看出塑件最高温度为60.40，低于工程所设的顶出时的温度93。达到了塑件顶出时的温度要求。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文4.5 优化后的翘曲变形结果 优化后的总变形量与优化前相比有明显的降低，但翘曲变形量还是稍微过大，因此，仍需进一步优化。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文第五章 基于正交实验多工艺参数优化 在工艺参数优化过程中，模具温度、熔体温度、注射速度、保压压力、保压时间、冷却时间的设计变量相当重要。在各因子的取值范围内，每个因子均匀地取4个水平，如下表所示。毕毕 业业 设设 计计 论论
11、 文文记录最大翘曲变形量，得到相应的正交表。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 把各影响参数在不同水平下模拟试验的翘曲量均值用用因子水平的极差分析工艺参数对翘曲变形量的影响数据，如下表所示。通过极差分析表明：（1）影响翘曲的最重要因子是保压时间和注射温度，注塑时间、模具温度和保压压力影响性不大。（2）最优方案是A2B1C4D3E2，即选用注射温度230、模具温度45、注塑时间1.6s、保压时间14s、保压压力为保压开始阶段压力93%的V/P转换点压力。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文第六章 方案优化后的结果6.1 方案优化后的总结与分析 方案优化前后的分析结果统计如下表所示：毕毕 业业 设设
12、 计计 论论 文文毕毕 业业 设设 计计 论论 文文 6.2 模具装配图 模具装配图如图所示：毕毕 业业 设设 计计 论论 文文结 论 在完成论文的过程中，遇到了许多问题。首先在用Pro/E建模和模具设计的过程中遇到了一些想不到的问题，其中遇到最多的问题还是对Moldflow软件的使用。初始设计方案存在的问题如下：（1）充填完成后形成了较多的气穴。（2）浇口位置处以及主流道剪切速率和壁上剪切应力过大。（3）制件各部分冷却速度不均匀，冷流道冷却时间过长。（4）制件翘曲变形量较大。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文针对出现的问题，通过以下方法解决：（1）把侧孔壁厚由3mm减少为2.5mm，从而减少气穴的产生。（2）增大浇口尺寸、分流道尺寸、主流道尺寸，降低剪切速率和壁上剪切应力。（3）将冷却水道的直径由8mm增加到10mm并将管道数从6个增加到8个，减小回路管壁温差，使各部分冷却均匀，减少制件的冷却时间，缩短成型周期。（4）利用正交试验选取合理的工艺参数，确定最优工艺方案。毕毕 业业 设设 计计 论论 文文谢谢各位老师！谢谢各位老师！
