殼體CAE優(yōu)化分析

2013-06-10 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

應(yīng)用Moldflow軟件對(duì)殼體制品注射成型工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析,模擬出制品成型過程中的最佳注塑壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間、保壓壓力和保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間。采用該成型工藝參數(shù)結(jié)合合理的注塑模具能注塑出最佳的塑料制品。為成型過程的順利進(jìn)行提供指導(dǎo)依據(jù),模擬結(jié)果具有一定的理論意義及實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值。

付秀娟鄧寧來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:模擬分析注射成型 CAE

生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)注塑制品涉及的因素很多。要滿足制品的使用性能要求,首先應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理和技術(shù)可行的原則下,選擇最合適的原材料、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)設(shè)備及模具結(jié)構(gòu)。這些條件確定后,工藝條件的選擇和控制就是主要考慮的因素。筆者針對(duì)天線底座制品的使用要求,對(duì)制品成型后的翹曲進(jìn)行了模擬分析。制品外形如圖1所示,要求表面光潔,突出的鎖卡(見圖1)有裝配要求。該部位如果成型收縮過大,導(dǎo)致精度不符合要求,制品裝配時(shí)就不能被卡緊,影響使用效果。該制品要求為4級(jí)精度,其最大公差為0.45mm。因此,裝配部位要求較小的翹曲變形,以符合使用要求。

筆者在合理選用原材料、注塑機(jī)類型及模具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過運(yùn)用Moldflow軟件優(yōu)化注射成型工藝參數(shù),以保證制品的鎖卡部位符合精度要求,成型的制品表面光潔及質(zhì)量符合使用要求。優(yōu)化出的工藝參數(shù)對(duì)于生產(chǎn)中工藝參數(shù)的設(shè)置具有重要的指導(dǎo)意義。

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圖1天線底座制品不意圖

1建模

制品采用proe軟件建立三維模型導(dǎo)入Moldflow中,對(duì)該模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分及修改,確保后續(xù)分析的正確性,本網(wǎng)格狀態(tài)符合合理的網(wǎng)格劃分要求。

2模具的澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)

利用Moldflow軟件對(duì)成型模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)進(jìn)行模擬分析,優(yōu)化出最佳的澆注系統(tǒng)類型、尺寸大小及冷卻系統(tǒng)排布方式,優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)如圖2所示。澆注系統(tǒng)采用從頂桿進(jìn)料的潛伏式澆口,一模兩腔,由于是對(duì)稱結(jié)構(gòu),圖2只示出一半結(jié)構(gòu)。冷卻系統(tǒng)為型芯和型腔同時(shí)進(jìn)行冷卻的方式。

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圖2澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)設(shè)置不惹圖

3 成型工藝參數(shù)的優(yōu)化

制品的設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成型工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理直接影響成型制品的質(zhì)量。對(duì)于該制品,壁厚要設(shè)計(jì)均勻,使壁厚在塑料成型的正常范圍內(nèi),符合設(shè)計(jì)要求;對(duì)于模具而言,通過模擬分析,設(shè)定了最佳澆注系統(tǒng)的類型及位置,建立了合理的冷卻系統(tǒng)。因此影響制品質(zhì)量的主要因素是成型工藝參數(shù)的設(shè)置。

質(zhì)量較好的塑料制品應(yīng)該是表面無明顯熔接痕、無氣泡、無翹曲,關(guān)鍵尺寸符合要求。在該制品的填充分析中,熔接痕的位置及大小如圖3中的黑線所示。由圖3可見,熔接痕不在制品的受力部位且熔體在充填過程中溫度下降較少(溫度下降示意圖如圖4所示),約2.8℃,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原材料的熔融溫度。這表明在制品表面不會(huì)產(chǎn)生明顯的熔接痕,且熔接痕的強(qiáng)度較高。圖5中以橢圓形標(biāo)注的位置為氣穴產(chǎn)生的位置。通過對(duì)填充過程中氣穴的模擬分析可以看出,氣穴多出現(xiàn)在模具的分型面附近,可以很容易通過模具間隙排出,不會(huì)在制品內(nèi)部形成氣泡。由此可見,合理控制制品的翹曲變形是得到合格制品的前提。成型工藝參數(shù)的設(shè)置對(duì)制品的翹曲變形有重要影響。因此,在分析翹曲變形的基礎(chǔ)上,優(yōu)化出合理的成型工藝參數(shù)可制得符合精度要求的塑料制品。

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圖3熔接痕模擬圖

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圖4熔體流動(dòng)前沿溫度模擬圖

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圖5 氣穴模擬圖

3.1翹曲模擬分析

在保證完全充滿型腔的情況下,翹曲分析設(shè)置的工藝參數(shù)為:熔體溫度235℃,模溫60℃。得出的翹曲模擬結(jié)果如圖6所示。由圖6可知,綜合因素影響下的制品總翹曲變形量為0. 459 0 mm,不能滿足尺寸精度公差0. 45 mm的要求。圖7、圖8分別為由冷卻、收縮造成的翹曲變形模擬圖。

從圖7可以看到,冷卻因素影響下的變形量為##,這表明冷卻因素不是引起變形的主要原因;從圖8可以看到,收縮因素影響下的制品變形量為0. 4590 mm,這表明制品的翹曲變形基本上都是由于收縮引起的。而分子定向因素引起的制品變形量為0(未示出),對(duì)制品的總體形變不產(chǎn)生影響。因此主要從減小制品的成型收縮率來降低翹曲變形,保證制品的尺寸精度,將翹曲變形控制在允許的范圍內(nèi)。

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圖6總翹曲變形模擬圖

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圖7冷卻引起的翹曲變形

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圖8收縮引起的翹曲變形

3. 2工藝參數(shù)優(yōu)化

制品的翹曲主要由于冷卻后的收縮引起的,注射成型過程中增大保壓壓力和延長保壓時(shí)間可以明顯減少收縮。因此需要修改工藝參數(shù)以保證得到符合精度要求的制品。筆者主要通過修改保壓壓力來減少收縮量,獲得合格的制品,由此得出最佳成型工藝參數(shù)。表1列出設(shè)置的工藝參數(shù)。其中保壓壓力的設(shè)置如圖9所示。采用保壓壓力與螺桿VlP轉(zhuǎn)換點(diǎn)的填充壓力相關(guān)聯(lián)的曲線控制方法,當(dāng)填充量達(dá)到充滿型腔的90%時(shí),剩余的熔料在保壓壓力(其值大小為填充90%時(shí)的型腔壓力)作用下充人型腔,以與填充90%時(shí)的型腔壓力相等的保壓壓力保壓10s,然后在5s,內(nèi)降低保壓壓力至零。

表1 注射成型工藝參數(shù)一覽表

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