畢業論文設計：moldflow軟件輔助設計吹風機模流分析報告(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 圖所示。 圖532 角效應引起的變形翹曲分析結果顯示：。在產生翹曲變形的因素中，說明冷卻系統布置是合理的；；而取向因素引起的翹曲變形量為0，說明設計的制件結構取向是一致的；。綜上所述，該制件的翹曲變形量是足夠小，說明設計是合理的。第1章 概述1．1 MOLDFLOW簡介MOLDFLOW公司總部美國波士頓，是一家專業從事塑料成型計算機輔助工程分析（CAE）軟件開發和咨詢公司，是塑膠分析軟件的創造者，自1976年發行世界上第一套流動分析軟件以來，一直主導著塑料CAE軟件市場。MOLDFLOW的承諾就是將“更好，更快，更省”（better,faster,cheaper）的產品設計帶給每一位使用者。所有的MOLDFLOW產品圍繞的都是MOLDFLOW的戰略進行廣泛的注塑分析。通過“進行廣泛的注塑分析”將MOLDFLOW積累的豐富注塑經驗帶進制件和模具設計，并將注塑分析與實際注塑機控制相聯系，自動監控和調整注塑機參數，從而優化模具設計、優化注塑機參數裝置、提高制件生產質量的穩定性，使制件具有更好的工藝性。1．2 MOLDFLOW系列軟件MOLDFLOW的產品適用于優化制件和模具設計的整個過程，并提供了整體的解決方案。MOLDFLOW軟硬件技術為制件設計，模具設計，注塑生產等整個過程提供了非常有價值的信息和建議，而且這些信息可以方便地實現共享。1．2．1 MOLDFLOW PLASTICS ADVISERS簡稱MPA它為注塑成型過程提供了一個低成本，高效率的解決方案。其特點是： 。可以從任意的常用CAD系統（CATIA、UG、PRO/E）中接受實體造型的STL格式文件，不需要任何修改； 。無需劃分有限元單元網格，可以直接進行注塑成型分析； 。支持OPENGL技術，圖形處理高效，快捷； 。操作相對簡單易學。第2章 MOLDFLOW分析基礎2．1注塑模CAD/CAE/CAM技術注塑模具是塑料成型加工的重要設備，隨著計算機技術的發展及其向各個領域的不斷滲透，目前國內絕大多數的現代化模具及塑料生產企業都非常重視計算機輔助技術的應用，并基本取代了傳統的設計生產方式。利用現代的設計理論方法，同時結合先進的計算機本輔助技術來進行注塑模的設計和改進，能夠大幅度提高產品質量，縮短開發周期，降低生產成本，從而提升企業的核心競爭能力。2．1．1 注塑模CAD/CAE/CAM系統組成一套基本的注塑模CAD/CAE/CAM系統一般是由一定數量和種類的硬件系統和相應的軟件系統組成的。硬件系統包括：數據加工設備；輔助設備；計算機。軟件系統包括：系統軟件；專業應用軟件；輔助軟件。2．1．2 注塑模CAD/CAE/CAM系統過程和方法傳統的模具設計與制造大致分為以下幾個步驟：1． 產品設計和模型重建；2． 模具設計；3． 模具制造；4． 試模，修模；從以上分析可以看出傳統的設計和制造方法存在著諸多的弊端，隨著科技的進步，計算機水平的日益發展，CAD/CAE/CAM技術在現代模具設計生產中被廣泛的應用。使用計算機輔助技術不僅能夠提高一次試模的成功率，而且可以使模具設計和制造在質量，性能，成本上都有很大程度上的提升。 各環節的主要內容：1． 計算機輔助設計 CAD計算機輔助設計系統由硬件和軟件組成。其中硬件主要就是指計算機系統，包括計算機、工作站、終端和輸出設備等。軟件系統包括系統程序、專業應用程序和各種輔助程序。注塑模計算機輔助設計的過程主要包括以下兩個環節： 。在樣品或圖紙基礎上利用CAD軟件進行三維造型； 。在真實感效果評價滿意的基礎上進行模具CAD設計。2． 計算機輔助工程分析 CAECAE技術是一門以CAD/CAM技術水平為提高發展動力，以高性能計算機和圖形顯示設備為發展條件，以計算力學中的邊界元、有限元、結構優化設計及模態分析等方法理論為基礎的一項較新的技術。注塑成型過程中，塑料在型腔中的流動和成型，與材料的性能、制品的形狀尺寸、成型溫度、成型速度、成型壓力、成型時間、型腔表面情況和模具設計等一系列因素有關。因此，對于新產品的試制或是一些形狀復雜、質量和精度要求較高的產品，即使是具有豐富經驗的工藝和模具設計人員，也很難保證一次成功地設計出合格的模具。所以，在模具基本設計完成之后，可以通過注塑成型分析，發現設計中存在的缺陷，從而保證模具設計的合理性，提高模具的一次試模成功率，降低企業生產成本。注塑成型CAE分析的內容和結果為模具設計和制造提供可靠，優化的參考數據，其中主要包括： 。澆注系統的平衡，澆口數量，位置和大小； 。熔接痕的位置預測； 。型腔內部的溫度變化； 。整個澆注系統要基本平衡，即要保證熔融體要同時到達，同時填充型腔； 。型腔要基本同時填充完畢； 。填充時間要盡可能短，總體注塑壓力要小，壓力損失也要??； 。填充結束時熔融料體的溫度梯度不大； 。熔接痕和氣穴位置合理，不影響產品質量。3． 計算機輔助制造 CAM計算機輔助制造就是借助計算機完成制造過程中的各項任務，包括生產工藝準備和制造工程本身。注塑模CAM的主要功能包括：。由計算機完成整個模具生產的工藝過程設計；。由計算機輔助進行模具車間現場管理；。完成從模具產品的幾何模型到工藝模型的轉換；。加工程序的自動編制；。利用數控機床進行模具零件的自動加工；。利用仿真技術測試數控刀具軌跡，檢測過切及加工表面干涉。有限元法的基本思想主要包括：。連續系統被假想分割成數目有限的單元，單元之間只在數目有限的節點處相互連接，構成一個單元集合來代替原來的連續系統。由分塊近似的思想，對每個單元按一定的規則建立求解未知量與節點相互作用之間的關系。把所有單元的這種特性關系按一定的條件集合起來 ，引入邊界條件，構成一組以節點變量為未知量的代數方程組，求解它們就得到有限個節點處的待求變量。所以，有限元法實質上是把具有無限個自由度的連續系統理想化為只有有限個自由度的單元集合體，使問題轉化為適合于數值求解的結構型問題。 2．2．2有限元法的特點1．原理清楚，概念明確；2．應用范圍廣泛，適應性強；MOLDFLOW的注塑成型模擬技術經歷了中面模型，表面模型，三維實體模型3個發展階段。2．3．1中面模型技術中面模型技術是最早出現的注塑成型模擬技術?；谥忻婺Ｐ偷淖⑺艹尚湍M技術能夠成功地預測充模過程中的壓力場、速度場、溫度場分布、熔接痕位置等信息，具有以下一些優點：。技術原理簡明，容易理解；。網格劃分結果簡單，單元數量少；。計算量較小，即算即得；但是由于考慮到 表面模型技術仍然存在著一些缺點：。分析數據不完整；它除了用有限差分析求解溫度在厚度方向的差異外，基本上沒有考慮其他物理量在厚度方向上的變化。無法準確解決復雜問題；隨著塑料注塑成型工藝的進步，塑料制品的結構越來越復雜壁厚差異越來越大，物理量在壁厚方向上的變化變得不容忽視。真實感缺乏；由于在表面模型中，熔體僅僅沿著制品的上下表面流動。因此，分析的結果缺乏真實感，與實際情況仍有一定的差距。 表面模型技術只是一種從二維半數值分析向三維數值分析的一種過渡。2．3．3三維實體模型技術MOLDFLOW的MPI/FLOW3D和MPI/COOL3D等模塊通過通過使用經過驗證的、基于四面體的有限元體積網格解決方案技術，可以對厚壁產品和厚度變化較大的產品進行真實的三維模擬分析。 與中面模型或表面模型相比，由于實體模型考慮了熔體在厚度方向上的速度分量，所以其控制方程要復雜得多，相應的求解過程也復雜得多，計算量大、計算時間過長，這是基于實體模型的注塑流動分析目前所在的最大問題。 三種注塑成型分析技桶通過澆口流入模腔。通常，澆口的尺寸比模具的尺寸小得多，柱塞前進的時間大約為數秒，這意味著黏性聚合物必須非常迅速地在很高的壓力下通過澆口流入模腔。過熱處理來消除。構型體積應變只有通過熱處理才可以消除，這常常是不現實的，且在許多實際情況下并不重要。凍結取向大部分產生于保壓階段，若使保壓時間減少至最小會使凍結取向大為減少。減少凍結取向的數值有降低模制產品銀紋的趨勢，從而改善尺寸熱穩定性，制造出力學性能更穩定的樣品。如上所述，熔融聚合物的黏度在研究注塑時是一個非常重要的性質，但是在討論殘余應力時卻沒有直接的意義。這是因為熔融聚合物要建立注塑變量和模制品分子取向之間的關系是不容易的。因為注塑中觀察到的分子取向是模制品的初始取向和剪切應力下降至零后而產生的松弛效果，可以預料，分子取向隨注塑溫度增加而減小。以同樣的方式，增加熔體溫度會增加松弛，從已知的溶劑，對很多化學藥品穩定。它的軟化點為122135度，結晶度愈高其軟化點也愈高。它的著火點是340度，自燃溫度為349度，是一種易燃物品。聚乙烯耐熱氧化性能較好，但耐光氧化性能較差，通常在紫外線照射下易與空氣中的氧發生反應而使性能變差。為了提高聚乙烯制品的光氧化性能，在配方中可加入穩定劑。（2）聚乙烯按照密度進行分類，大致可以分為以下幾種：。低密度聚乙烯LDPE，密度為0。9100。925G/MM3；，應把制件浸在80度的溶液介質中，處理12小時，這樣即可提高制品的強度又可減小制品的變形。（4）主要用途LDPE可用于制造塑料管，塑料板，塑料繩以及承載不高的零件，如齒輪，軸承等；HDPE常用于塑料薄膜，軟管，塑料瓶以及電氣工業的絕緣零件和包覆電纜等。2．聚丙烯PP（1）基本特性聚丙烯無色，無味，無毒。外觀似聚乙烯，但比聚乙烯更透明，更輕。密度僅為0。900。91G/CM3。它不吸水，光澤好，易著色。PS密度為1。05G/CM3，熔化溫度為150180度，熱分解溫度為300度。能燃燒，燃燒時變軟，起泡，發出濃黑的煙和特殊的臭味，放出的氣體有輕微毒性。PS有良好的電氣性能，它的介電損耗小，耐電弧性好，是機電和電子工業常用的材料，也是僅次于三聚氰胺甲醛塑料和聚四氟乙烯等的優良材料。它對化學藥品穩定，耐一般的酸，堿，鹽，但溶于芳香烴，氯化烴，酮和酯類。它不吸濕，在紫外線作用下易變色中，處理23小時，緩慢降溫至室溫，消除制品中的內應力。（3）主要用途在工業上可用于制作儀表外殼，燈罩，化學儀器零件，透明模型等。在電氣方面用做良好的絕緣材料，接線盒，電池盒等。在日用品方面廣泛用于包裝材料，容器，玩具等。4聚氯乙烯PVC PVC樹脂是白色粉末狀固體，結晶度為5%，不溶于水，酒精和汽油，在醚，酮，芳香烴和氯代烷中能熔脹或溶解。它沒有明顯的溶點，130度下軟化可塑，180度下可流動，140度開始熱分解，放出氯化氫，逐漸變黃變黑。在明火上難燃，燃燒時冒白煙，火焰呈黃綠色，并發出刺鼻的氣味，火源移開后即能自熄。PVC在常溫下不與濃鹽酸，硫酸和50%的硝酸反應，能經得起20%濃度的燒堿浸泡而不會迅速破壞。（2）成型特點PVC在成型溫度。ABS的分子結構和微觀結構復雜，使它不易結晶而呈無定型狀態，因而具有低的熔體黏度，低的收縮率和良好的成型性。ABS的熱變形溫度隨丁二烯的含量增加而降低，一般在6570度；絕緣性能也很好。它還具有很好的電鍍性，經過特殊的前處理，與金屬鍍層結合很牢固，常用來制作銘牌，裝飾性零件及工藝品。（2）成型特點。不同品級的原料塑化溫度略有差異，機筒溫度可控制在160220度范圍內，噴嘴溫度在170180度范圍內；。注塑壓力在60120MPA，壁厚，澆口截面較大時，注塑壓力可略低一些；而壁薄，流道較長時，注塑壓力可提高至130150MPA；。注塑熔體流速以緩防水分在成型時，高溫下水解使制品產生熱應力變形和鼓泡。成型收縮率為1。5%，模具設計也應預留尺寸。（2）成型特點尼龍制品可按一般熱塑性塑料通用方法成型。一般情況下尼龍中還添加填料，穩定劑，防老化劑和抗此紫外線劑。尼龍具有較低的熔體黏度，熔點與分解溫度相差甚遠，因此加工工藝條件容易控制。它的熔體流動性好，故充模性也好。（3）主要用途由于尼龍有較好的力學性能，已廣泛應用于機械，汽車，化工，電器行業，如軸承，齒輪，滾子，輥軸，滑輪，泵葉輪，風扇葉片，蝸輪，高壓密封扣圈，墊片，閥座，輸油管，儲油容器，繩索，傳動帶，電池箱，電器線圈等到零件。7．聚碳酸酯PCPC其密度為1。2G在機械上主要用作各種齒輪，蝸輪，蝸桿，齒條，凸輪，芯軸，軸承，滑輪，鉸鍵，螺母，墊圈，泵葉輪，燈罩，節流閥，潤滑油輸油管，各種外殼，蓋板，容器，冷凍和冷卻裝置零件等。在電氣方面2．5．2熱固性塑料熱固性塑料的形狀穩定性，絕緣性能，機械物理性能和老化性能均比普通熱塑性塑料好。熱固性塑料是經過特定的條件加熱，使的設計方案。1． 注塑噴嘴溫度低 在注中的揮發成分。2．6．5熔接痕熔接痕WELD LINE屬于產品表觀質量缺陷，它是產品注塑過程中兩股以上的熔融樹脂流相匯合所產生的細線狀缺陷。其產生原因及相關解決方法如下：1．熔體流動性不足，料溫較低在低溫的情況下，聚合物熔體的流動，匯合性能降低，容易發生熔接痕現象。對此，可以適當提高料筒和注塑噴嘴的溫度，同時降低冷卻介質的流速，流量，保證一定的模溫。一般情況下，熔接痕部位強度較差，通?？梢酝ㄟ^局部加熱的方法提高制品發生熔接痕部位的溫度，從而保證塑件的整體強度。對于必須采用低溫成型塑件薄壁，厚薄懸殊或是嵌件過多都有可能產生熔接痕。在熔體沖模的過程中，由于薄壁位置充模阻力較大，因此熔體分1． 此時系統會彈出網格劃分對話框2． 單擊ADVANCED高級按鈕，在GLOBAL EDGE LENGTH網格全局邊長文本框中填入你所希望的網格大小。一般情況下，系統會給出一個推薦的網格大小，但是在某些情況下可能并不適合。網格的邊長一般是產品最小壁厚的1。52倍，這樣能夠基本保證分析的精度。當然，網格越小分析精度越高，然而模型修改的復雜程度和系統的計算量都將大大提高。MPI在進行網格劃分時，一般僅在產品平直區域保證網格大小與