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        Moldflow在穩(wěn)流器下殼注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2016-07-08 00:23:10殷益明
        關(guān)鍵詞:模具設(shè)計(jì)

        殷益明

        摘 要:分析穩(wěn)流器下殼體的工藝特點(diǎn),應(yīng)用Moldflow軟件對(duì)注塑件進(jìn)行成型仿真分析,設(shè)置最佳澆口位置,并對(duì)塑件的填充時(shí)間、流動(dòng)前沿溫度、縮痕、氣穴、變形進(jìn)行模擬分析,為模具設(shè)計(jì)提供合理的工藝參數(shù)和方案。

        關(guān)鍵詞:Moldflow;穩(wěn)流器;注塑模具;模具設(shè)計(jì)

        中圖分類(lèi)號(hào): TP391.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào): 1673-1069(2016)20-134-2

        0 引言

        傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)是依靠設(shè)計(jì)人員積累的經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)所填充的,所產(chǎn)生的問(wèn)題往往是在模具設(shè)計(jì)加工完成后,需要多次調(diào)試與改正才能正式投入生產(chǎn)中。這不利于更新?lián)Q代的產(chǎn)品快速投入生產(chǎn)。在模具制造之前利用CAE技術(shù),對(duì)模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和模擬,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中潛在的問(wèn)題并對(duì)其及時(shí)修改,以此提高模具的設(shè)計(jì)效率,降低產(chǎn)品的制造成本及開(kāi)發(fā)周期[1-3]。

        本文在穩(wěn)流器模具設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)穩(wěn)流器下殼進(jìn)行CAE分析,準(zhǔn)確的確定了最佳澆口位置,分析注塑成型過(guò)程中溫度、氣穴、變形等情況,對(duì)模具設(shè)計(jì)、注塑工藝選擇提供了一定依據(jù)。

        1 塑件成型工藝分析

        穩(wěn)流器是在節(jié)水灌溉技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的一種管件,有上蓋、彈性膜片、下殼三部分組成。圖1所示產(chǎn)品為穩(wěn)流器下殼,下殼體環(huán)形柱面上設(shè)有鋸齒形高抗堵流道,內(nèi)腔設(shè)有環(huán)形凸緣[4]。該零件為不規(guī)則、薄壁、深腔件,外形結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,同時(shí)塑件表面又要求美觀、光滑潔凈、無(wú)明顯熔接痕,又不能有明顯的翹曲和變形。塑件表面設(shè)置了加強(qiáng)筋,多處采用圓弧過(guò)渡,使塑件強(qiáng)度增加的同時(shí)又改善了塑件在模具中的流動(dòng)性[5]。

        2 基于Moldflow的塑件成型模擬分析

        將Pro/E設(shè)計(jì)的穩(wěn)流器下殼模型導(dǎo)入Moldflow軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,這種直接在3D數(shù)模上進(jìn)行的有限元網(wǎng)格劃分,單元數(shù)量大,但計(jì)算精度高。劃分的網(wǎng)格不能出現(xiàn)交叉和重疊,運(yùn)用網(wǎng)格修補(bǔ)工具加以修補(bǔ)。后經(jīng)網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)無(wú)自由邊、交叉邊,無(wú)相交、重疊單元。最大橫縱比為6.456,滿(mǎn)足要求,能保證分析精確。產(chǎn)品成型材料選用高密度聚乙烯8008。

        2.1 最佳澆口位置建立

        澆口是塑料熔體進(jìn)入型腔的閥門(mén),澆口位置的選擇關(guān)系到塑料熔體在型腔中的流動(dòng)情況、塑件成型后的變形翹曲量、熔接痕分布情況等,進(jìn)而影響到制件的精度。采用Moldflow軟件分析確定了如圖2所示的下殼最佳澆口位置,澆口設(shè)為潛伏式澆口,澆口直徑Φ 0.7mm。

        2.2 充填時(shí)間分析

        在確定的澆口工藝參數(shù)基礎(chǔ)上,對(duì)所需充模時(shí)間進(jìn)行分析,如圖3可以看出,制品完全充滿(mǎn)需0.2109s。

        2.3 流動(dòng)前沿溫度分析

        流動(dòng)前沿溫度是衡量物料充填后制品質(zhì)量的重要指標(biāo)。流動(dòng)前沿溫度過(guò)低,會(huì)使制品外觀差,外壁不光滑,嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)充不滿(mǎn)制品,或者熔接處有明顯的熔接痕。流動(dòng)前沿溫度過(guò)高,會(huì)導(dǎo)致物料分解,溫度過(guò)高可能導(dǎo)致零件內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力,而殘余應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致零件發(fā)生翹曲,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。從上圖4可以看出,流動(dòng)前沿溫度最高為220.2℃,在流動(dòng)過(guò)程中塑料未出現(xiàn)較大的溫度波動(dòng)和局部過(guò)熱現(xiàn)象,填充比較順利,所用的注塑參數(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量方面是安全的。

        2.4 縮痕估算分析

        縮痕是由于壁厚區(qū)沒(méi)有足夠補(bǔ)縮而產(chǎn)生的局部收縮現(xiàn)象,表現(xiàn)為成型產(chǎn)品表面存在凹陷,凹陷尺寸一般很小。如圖5所示將比例因子設(shè)置為1.0進(jìn)行縮痕估算,使可能產(chǎn)生的縮痕產(chǎn)生在非精確配合面,縮痕最大值為0.1491mm。

        2.5 氣穴分析

        氣穴的形成是由于模腔內(nèi)塑料不足,外圈塑料冷卻固化,致使內(nèi)部塑料產(chǎn)生收縮形成了真空。氣穴可能導(dǎo)致制件被填充不完全,使零件內(nèi)存在氣孔。氣穴也有可能導(dǎo)致制件燃燒,致使零件出現(xiàn)燒焦,對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。在0.2109s充填時(shí)間內(nèi)可能產(chǎn)生的氣穴如圖6所示,調(diào)整注塑參數(shù),使可能產(chǎn)生氣穴的位置都分布在零件的邊界上,在不可避免的氣穴的位置添加排氣槽,避免在零件的精確配合面上出現(xiàn)氣穴。

        2.6 翹曲變形分析

        變形分析主要用來(lái)判斷采用熱塑性材料成型的塑件是否會(huì)出現(xiàn)翹曲,過(guò)大的變形可能導(dǎo)致制件不能滿(mǎn)足尺寸要求。如圖7所示以比例因子10.00進(jìn)行整體變形分析,最大變形量0.1260mm,所采用的注塑參數(shù)能保證產(chǎn)品對(duì)尺寸方面的要求。

        3 模具實(shí)體設(shè)計(jì)

        綜合Moldflow軟件對(duì)穩(wěn)流器下殼體進(jìn)行的成型仿真分析結(jié)果。制品在外觀及尺寸上具有較高的要求,所以流道開(kāi)設(shè)在分型面上,采用潛伏式澆口設(shè)置。綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益,模具采用一模八腔結(jié)構(gòu),設(shè)置為冷流道模具。模具中有側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu),側(cè)向抽芯采用斜導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)。模架采用標(biāo)準(zhǔn)模架,最終生成模具實(shí)體。

        4 結(jié)論

        應(yīng)用Moldflow軟件對(duì)穩(wěn)流器下殼體進(jìn)行成型仿真分析,設(shè)置最佳澆口位置,模擬塑件的填充時(shí)間、流動(dòng)前沿溫度、縮痕、氣穴、熔接線(xiàn)、變形情況。經(jīng)過(guò)綜合性分析結(jié)果,有了合理的模具設(shè)計(jì)方案和工藝參數(shù)。在提高穩(wěn)流器下殼體模具設(shè)計(jì)制造效率及準(zhǔn)確性的同時(shí),很好的保證了產(chǎn)品的使用性能,有利于生產(chǎn)性能優(yōu)良的穩(wěn)流器。

        參 考 文 獻(xiàn)

        [1] 劉方輝,錢(qián)心遠(yuǎn),張杰.CAD/CAE/CAM技術(shù)在現(xiàn)在塑料模設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].模具工業(yè),2010,36(1):1-6.

        [2] 羅廣思,柏鐵山.Moldflow/IMOLD技術(shù)在注塑模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].模具技術(shù),2009(2):51-54.

        [3] 劉細(xì)芬,張帆.基于Pro/E和Moldflow的注射模CAD/CAE技術(shù)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2011(4):239-241.

        [4] 陳雯飛,王棟.一種壓力補(bǔ)償式穩(wěn)流器的設(shè)計(jì)[J].節(jié)水灌溉,2014.

        [5] 王栓虎.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M].南京:東南大學(xué)出版社,2008.

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