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        框形零件澆口的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2013-10-22 02:03:48袁小會劉小寧程婧璠
        關(guān)鍵詞:塑件方框熔體

        袁小會 ,劉小寧,劉 兵,程婧璠,張 蓓

        (武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院,湖北 武漢 430205)

        0 引 言

        澆口是熔體流入模具型腔的最后通道,是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一,其設(shè)計(jì)直接影響熔體在模具型腔內(nèi)的充填[1].若設(shè)計(jì)不合理,塑件在注塑加工過程中容易出現(xiàn)熔體充填不均、熔接痕、質(zhì)脆和翹曲等缺陷.傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)主要依據(jù)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn),但隨著人們對塑膠產(chǎn)品的綜合要求越來越高以及模具行業(yè)本身的競爭日益激烈,僅依靠工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn),很難在短時間內(nèi)精確地設(shè)計(jì)出既可降低成本,又可提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率的最佳方案[2-6].與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比,CAE(計(jì)算機(jī)輔助工程)技術(shù)無論在提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量,還是在減輕勞動強(qiáng)度方面都具有很大的優(yōu)越性[7].本文設(shè)計(jì)的塑件矩形框邊較窄且薄,熔接痕若出現(xiàn)在邊框上將嚴(yán)重影響塑件的強(qiáng)度;矩形邊框中間沒有支撐,成型過程中容易翹曲變形,不僅影響外形而且影響裝配.現(xiàn)利用Moldflow(具有注塑成型仿真工具的軟件)對不同澆口位置方案進(jìn)行模擬,以找到最佳的澆口位置,優(yōu)化熔接痕的位置,減小翹曲變形量,提高產(chǎn)品的成型質(zhì)量.

        1 模擬結(jié)果對比分析

        1.1 數(shù)值模擬模型前處理

        采用PROE軟件建立塑件模型,轉(zhuǎn)成IGES格式后導(dǎo)入Moldflow,采用雙層面網(wǎng)格進(jìn)行劃分,得到的有限元分析模型如圖1所示.材料為聚丙烯,其主要性能參數(shù)[8-9]如表1所示.根據(jù)表1設(shè)置的工藝參數(shù)為:模溫27℃、熔體溫度202℃、保壓取最高填充壓力的85%和80%,保壓時間分別為1.2s和1s.

        圖1 有限元模型Fig.1 Finite element mldel

        表1 聚丙烯主要性能參數(shù)Table 1 The PP main performance parameters

        1.2 模擬結(jié)果分析

        1.2.1 充填時間 方案一總充填時間為0.47 s,方案二總充填時間為0.45s,方案三總充填時間為0.37s.通過Moldflow動態(tài)查看功能查看熔體的充填過程:方案一時間為0.4464s時,圖2(a)中灰色部分還未填充;方案二時間為0.3538s時,圖2(b)中灰色部分還未填充;方案三時間為0.3532s時,圖2(c)中灰色部分還未填充.這說明兩股料流在圖示灰色部位匯合,熔接痕可能出現(xiàn)在此位置.方案一熔接痕在矩形方框邊上,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的強(qiáng)度,方案二和方案三熔接痕成功轉(zhuǎn)移到主體部位,提高了產(chǎn)品質(zhì)量.

        圖2 動態(tài)填充Fig.2 dynamically filling

        1.2.2 翹曲變形 塑件的翹曲變形不僅影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量而且影響裝配[10-11],因此作為分析的重點(diǎn).

        圖3所示是塑件的總的翹曲變形情況:方案一變形呈下凹趨勢,最大變形量為0.5332mm,位置在離澆口最遠(yuǎn)的地方,主要原因是保壓不充分;方案二變形呈外凸趨勢,最大變形量為0.4971mm,較方案一有所減??;方案三兩邊保壓效果基本一致,形狀出現(xiàn)大小頭的概率大大降低,最大變形量為0.4373mm.

        圖3 總翹曲變形量Fig.3 total warpage

        圖4所示是塑件X向變形情況:方案一為X方向變形最嚴(yán)重的部位變形量為0.5212mm,上小下大,兩邊收縮的形態(tài)不一樣,很難通過單一的縮水值改善,方框的形狀及尺寸公差無法保證;方案二為X方向變形最嚴(yán)重的部位變形量為0.4911mm,上大下小,與方案一相反,主要原因是上邊受到充分保壓,變形量縮小,下邊較細(xì),受到保壓的程度有限,收縮量較大.方案三為X方向最大變形量為0.4115mm,收縮趨于一致,可以通過放縮水控制產(chǎn)品的尺寸精度和形狀精度.

        圖5所示是塑件Y方向變形情況:方案一為Y方向翹曲變形:收縮一致的主體變形區(qū)(0.2148mm)可通過放縮水解決,矩形邊框下凹形(0.1987mm)無法利用放縮水解決;方案二為Y方向翹曲變形:主體變形區(qū)變形(0.3292mm)較方案一增大,可通過放縮水解決,矩形邊框上凸形(0.2098mm)無法利用放縮水解決;方案三為Y方向翹曲變形:矩形邊框兩邊平行度有了很大的提高,最大變形量為0.1966mm,可通過放縮水解決.

        圖4 X向翹曲變形量Fig.4 The amount of X-warpage

        圖5 Y向翹曲變形量Fig.5 The amount of Y-warpage

        2 結(jié) 語

        基于Moldflow軟件,運(yùn)用注塑CAE技術(shù)對框式塑件3種不同方案的澆注系統(tǒng)進(jìn)行了模擬分析:方案一熔接痕出現(xiàn)在方框上,產(chǎn)品強(qiáng)度較低,產(chǎn)品下凹,總變形量0.5332mm;方案二熔接痕偏離方框,使其出現(xiàn)在主體位置上,增加了產(chǎn)品的強(qiáng)度,但產(chǎn)品外凸,總變形量0.4971mm,較方案一有所減?。环桨溉劢雍勖撾x了矩形的四條邊,轉(zhuǎn)移到了主體部位,且方框兩邊大小基本一致,可通過放縮水解決.通過對三種方案的模擬結(jié)果進(jìn)行比較,最終選用方案三進(jìn)行成型,在生產(chǎn)中提高了試模成功率,大大提高了產(chǎn)品的開發(fā)效率和成型質(zhì)量.

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