塑料齿轮注塑模具毕业设计说明书及模流分析_(编辑修改稿)

塑料齿轮注塑模具毕业设计说明书及模流分析_(编辑修改稿)内容摘要：

此以下的试验数据仅供参考。 [3] （ 1）物理力学性能 ABS 具有优良的物理力学性能，如不透水，但略透水蒸气，冲击强度较高，尺寸稳定性好等。 ABS 有极好的冲击强度，即使在低温也不迅速下降。 但是它的冲击性能与树脂中所含橡胶的多少、粒子大小、接枝率和分散状有关，同时也与使用环 境有关、如温度越高则冲击强度越大。 当聚合物中丁二烯橡胶含量超过 30%时，不论冲击、拉伸、剪切还是其它力学性能都迅速下降（见表 21和 22）。 （ 2）热性能。 ABS 制品的负荷变形温度约为 93℃，若能对制品进行退火处理，则还可增加 10℃左右。 （ 3）电性能。 ABS 聚合物的电绝缘性受温度和湿度的影响很小，且在很大频率变化范围内保持恒定。 （ 4）耐环境性 ABS 聚合物几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响，但在酮、醛、氯代烃中会溶解或形成乳浊液，它不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但长期与烃接触会发生软化溶胀。 ABS 聚合物表面受冰醋酸、植物油等化学药品的锓蚀会引起应力开裂。 （ 5）耐候性 ABS 聚合物的最大不足之处是耐候性较差，这是由于分子中丁二烯所产生的双键在紫外线作用下易受氧化降解的缘故。 经受 350nm 以下波长的紫外线照射，氧化作用更甚。 氧化速度与光的强度及波长的对数成正比。 ABS 是一种成型加工性能优良的热塑性工程塑料，可用一般加工方法成型加工。 （ 6） ABS 的流变性 ABS 聚合物在熔融状态下流动特性属于假塑型液体。 虽然 ABS 的熔体流动性与加工温度和剪切速率都有关系，但对剪切速率更为敏感。 因此在成型过程中可以采用提高剪切速 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 4 页 共 51 页 4 率来降低熔体粘度，改善熔体流动性。 ABS 属一无定形聚合物，无明显熔点，成型后无结晶，成型收缩率为 %~%。 在成型过程中， ABS 的热稳定性较好，不易出现降解或分解，但温度过高时，聚合物中橡胶相有破坏的倾向。 （ 7） ABS 的吸水性 ABS 具有一定的吸水性，含水量在 %~%范围。 成型时如果聚合物中含有水分，制品上就会出现斑痕、云纹、气泡等缺陷，因此在成型前，需将聚合物进行干燥处理，使其含水量降到 %左右。 [3] 表 ABS 的主要性能指标 [3] 力 学 性 能 屈服强度 /Mpa 50 热性能及电性能 成型收缩率 /% %~% 拉伸强度 /Mpa 38 熔点（粘流温度） /C 130— 160 断裂伸长率 /% 35 热变形温度 /C 45 N/cm3 180 N/cm3 90— 108 83— 103 拉伸弹性模量 /Gpa 线膨胀系数 /（ 105/C） 弯曲强度 /Mpa 80 比热容 /J/（ kg*K） 1470 弯曲弱性模理 /Gpa 热导率 /W/（ m*K） 冲击强度/kJ/m2 无缺口 缺口 261 燃烧性 /（ cm/min） 慢 11 体积电阻 /Ω *cm *1016 布氏硬度 /HBS （ kV/mm） 物理性能 密度 /（ g/cm3） — 吸水性 /%（ 24h） 0. 2— 比体积 /（ cm2/g） — 透明度或透光率 不透明 模流分析模型准备 模型简化 由图 制件三维图可以看出，制品有一些细小圆角，这些细小圆角特征的存在，会对模型网格划分带来不利影响，同时，这些细小圆角本身是否存在对模流分析结果不会产生较大的影响，因此，一般应将细小圆角去除，所以要简化模型。 简化模型的方法一般有两种。 第一种是在三维建模软件中直接将细小特征删除，第二种是利用 Moldflow CAD Doctor 软件来修复、简化模型。 本方案就利用第一种方法来去除细小圆角。 在三维图中去除圆角后，然后在 Moldflow MPI 中建立工程文件，将去除圆角的三维图以 Iges 格式导入 Moldflow 中，如图。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 5 页 共 51 页 5 图 23 去除圆角导入 Moldflow 的简化图 网格模型诊断修复 （ 1）网格划分与统计 本制品由于具有壁厚不均匀特征，同时又具有一定的细微局部结构特征，适合采用双面流网格（ fusion 网格）来进行网格划分，网格划分结果统计如图 所示。 图 网格划分结果统计 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 6 页 共 51 页 6 由图 的网格统计结果可以看出，所划分出的网格稍有一定的缺陷，如纵横比稍大等问题，需要应用网格工具来进一步诊断并修复。 （ 2）纵横比诊断及修复 在 Mesh 菜单中有许多命令可用来检查网格模型的质量，包括 Mesh Statistics（网格统计）报告和其它检查并显示网格问题的命令。 如：纵横比检查、单元重叠及相交检查、取向检查、连续性检查、自由边检查、厚度检查、重复次数和表面网格匹配检查等。 应用诊断工具，进行纵横此诊断，诊断结果如图 所示。 图 纵横比诊断结果 由图中可以看出，存在稍大纵横比，这将对分析的正常进行与分析结果的精度产生一定的影响，可以进行修复优化。 B. 纵横比修复 Mesh 菜单下有一个叫 Mesh Tools（网格修复工具）的工具集，这是一个包含一系列网格修复工具的对话框，包括：自动修复（ Auto Repair）、修复纵横比（ Fix Aspect Ratio）、自动合并（ Global Merge）、合并节点（ Merge Nodes）、置换对角边（ Swap Edge）、匹配节点（ Match Node）、局部重划网格（ Remesh Area）、插入节点（ Insert Nodes）、移动节点（ Move Nodes）、对齐节点（ Align Nodes）、调整单元取向（ Orient Elements）、填充孔（ Fill Hole）、创建边界（ Create Regions）、光顺节点（ Smooth Nodes）、创建柱体单元（ Create Beams）、创建三角单元（ Create Triangles）、删除实体（ Delete 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 7 页 共 51 页 7 Entities）和清理多余节点（ Purge Nodes）等。 应用网格诊断修复工具，进行节点、三角形边等操作，进行纵横此修复，修复结果如图 所示。 图 纵横比修复结果 同样，应用网格诊断修复工具，对单元重叠及相交、取向、连续性、自由边等进行检查及修复，诊断修复后结果如图。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 8 页 共 51 页 8 图 修复后网格统计 从统计结果可以看出，网格质量已基本满足分析要求。 浇口位置方案优化 在制品及模具设计中，是否有合适浇口位置直接影响到制品设计的工艺性质量和模具设计制造的可实现性及成型工艺。 因此浇口位置方案应有充分考量并实现方案的优化。 初始方案 初始方案浇口设置在齿轮侧面最大轮廓处，具体位置如图。 图 侧面浇口位置 对所采用浇口方案进行快速充填分析，部分分析结果如下： （ 1）充填时间分析结果 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 9 页 共 51 页 9 图 充填时间分析结果 （ 2） V/P 切换时压力分析结果 图 V/P 切换时压力分析结果 优化方案 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 10 页 共 51 页 10 优化方案是在制件顶面中间匀布设置 3个点胶口，如图 所示。 图 顶面中间浇口位置 对所采用浇口方案进行快速充填分析，部分分析结果如下： （ 1）优化后的充填时间分析结果 图 优化后的充填时间分析结果 （ 2）优化后的 V/P 切换时压力分析结果 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 11 页 共 51 页 11 图 V/P 切换时压力分析结果 结论 由充填分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案注射时间由 缩小到，熔料流动比较均匀，到达结构相同的地方的时间相同，制件的综合力学比较一致稳定。 由 V/P 切换时压力分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案压力由 缩小到 ，压力梯度比较均匀，结构相同的地方压力一致。 由上述比较可以看出，第二种的优化方案在熔料流动、注射时间、压力及对制件性能影响等方面都取得了更好的结果，是一个优化的方案。 由锁模力分析图和流动前沿温度分析结果也可对此进行验证，如图 所示。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 12 页 共 51 页 12 图 锁模力及流动前沿分析图 冷却工艺方案优化 初始方案 （ 1）初始方案设定 冷却系统设计方案如图 215 所示。 在易设置冷却系统的定模部分设置冷却通道。 动 模部分未设置。 冷却介质为恒温水，温度为 30℃。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 13 页 共 51 页 13 图 初始方案冷却系统 （ 2）初始方案部分分析结果 对初始方案进行冷却、流动、翘曲分析，部分分析结果如下： 图 冷却时间分析结果 由上图所示制品最大冷却时间为 ，流道最大冷却时间为。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 14 页 共 51 页 14 图 冷却回路温度分析结果 由上图所示，可以分析出冷却介质出入口温度差为 ℃。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 15 页 共 51 页 15 图 全局翘曲变形量分析结果 由上图可以分析出，制品全局变形量为。 优化方案 （ 1）优化方案设定 冷却系统优化设计方案如图 所示。 该方案在动模部分设置了冷却通道，努力使冷却更均匀。 图 优化方案冷却系统 （ 2）优化方案部分分析结果 对初优化方案进行冷却、流动、翘曲分析，部分分析结果如下： 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 16 页 共 51 页 16 图 冷却时间分析结果 图 冷却回路温度分析结果 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 17 页 共 51 页 17 图 222 全局翘曲变形量分析结果 （ 3）方案优化前后质量控制参量对比 方案优化前后质量控制参量对比如表。 表 优化前后质量控制参量对比 质量控制参量 初始方案 优化方案 优化效果 制品冷却时间 (s) 良好 冷却回路温度差 (℃ ) 0 良好 全局翘曲变形量 (mm) 良好 结论 由冷却时间分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案制品冷却凝固时间由 缩短到 ，且制件的各处冷却比较均匀； 由冷却回路温度分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案冷却液出口相对于入口温度差由 ℃降到 0℃。 由全局翘曲变形量分析结果可以看出，优化方案相对于初始方案变形量由 降到 ，且制件各处翘曲变形比较均匀。 由此可见优化方案能有效缩短冷却时间，提高冷却回路冷却效果和保证冷却的均匀性，能降低制品成型的变形量，是一个优化了的方案。 淮阴工学院毕业设计说明书 （论文） 第 18 页 共 51 页 18 3 制件的工艺设计分析 制件的脱模斜度 脱模斜度的意义和影响 通常情况下制件在冷却后会产生一定的收缩，也会产生包紧力，该力作用在凸模或者成型的型芯上；也可粘附作用，塑件是紧贴在凸模的型芯上。 为了容易脱模，还要防止塑件表面在脱模时刮伤和擦毛，在设计的时候塑件表面沿脱模方向一般具有合理的脱模斜度。 脱模斜度的确定 因为该塑料齿轮为小型制件，所以本次设计中采用 1176。 的拔模斜度，这样从外表面到内表面，模具的脱模斜度基本正常，能保证正常的脱模斜度要求。 确定型腔数量及型腔布局 型腔数量的确定 模具型腔数量的确定主要跟注射机的最大注射量、额定锁模力、塑化速 度、制品的尺寸和精度、生产的经济性等因素有关。 该塑件（制件）为小型塑料件，相对应的模具规格也是小型的。 同时，考虑到模具结构尺寸与塑件尺寸之间的关系，加之制造成本和经济利益的因素，决定选用一模四腔的模具结构形式。 型腔布局 （ 1） 流动长度要适当，流道废料尽量少，浇口位置要合适统一，进料要平衡，还要使型腔压力平衡； （ 2） 排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定距离，以满足封胶要求； （ 3） 排位应满足模具结构等的空间要求； （ 4） 为了使模具达到较好的冷却效果，排位应注 意螺钉、推杆对冷却水孔的影响，预留冷却水孔的位置； （ 5） 排位要尽可能紧凑，以减小模具的外形尺寸，且长宽比例要适中，同时也要考虑注射机的要求。 [5]。