水杯模流分析.docx

课程论文题目：水杯模流分析

课程名称：Moldflow软件应用

姓名：倪彬城
学号：
班级：模具一班

基于moldflow的水杯注塑工艺优化设计
摘要：介绍CAE软件Moldflow，运用Moldflow软件中的MPI模块对水杯外壳注塑成形过程进行数值模拟分析，预测型腔压力分布、温度分布、锁模力大小、体积收缩率及翘曲变形，根据结果比较，提出工艺优化方案。
关键词：水杯外壳CAEMoldflow注射成型

1前言
随着塑料在家电、电子、机械等产品和日常用品中的广泛应用,对塑料模具设计和制造的要求也越来越高。传统的注塑模具设计主要依靠设计人员的直觉和经验,模具设计加工完成后往往需要反复地调试才能正式投入生产,发现问题后,需要重新调整工艺参数,甚至要修改塑料产品和模具,这种模具设计方式制约了新产品的开发速度。目前，尽管CAD/CAM在模具设计与制造中运用比较成熟，但是由于塑料制品的多样性、复杂性和设计人员经验的局限性，欲精确制定出一套可以减少成本、节省时间、提高产品质量及合格率的最佳工艺方案具有一定难度。要设计和制造出高质量模具，仅仅依靠CAD/CAM是不够的，必须运用CAE技术，在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析，依据塑料性能，优化成型工艺参数和制品结构，使模具设计师在设计阶段就能找出未来产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率，缩短模具的制造周期，降低生产成本。本文运用CAE数值分析软件模拟分析塑料水杯成形过程，揭示其成形规律，并提出工艺优化方案[1]。
2、Moldflow的简介
AutodeskMoldflow仿真软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助您验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。该软件能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。从薄壁零件到厚壁、坚固的零件，AutodeskMoldflow的几何图形支持可以帮助用户在最终设计决策前试验假定方案。在产品的设计及制造环节，Moldflow提供了两大模拟分析软件：AMA（Moldflow塑件顾问）和AMI（Moldflow高级成型分析专家）。AMA简便易用，能快速响应设计者的分析变更，因此主要针对注塑产品设计工程师，项目工程师和模具设计工程师，用于产品开发早期快速验证产品的制造可行性，AMA主要关注外观质量（熔接线、气穴等）、材料选择、结构优化（壁厚等）、浇口位置和流道（冷流道和热流道）优化等问题。AMI用于注塑成型的深入分析和优化，是全球应用最广泛的模流分析软件。企业通过Moldflow这一有效的优化设计制造的工具，可将优化设计贯穿于设计制造的全过程，彻底改变传统的依靠经验的“试错”的设计模式，使产品的设计和制造尽在掌握之中。AutodeskMoldflowAdviser透过简化注塑成型的模拟帮助设计者优化模具设计的诸多特征，如浇口，流道，模穴的排位。引导设计者从分析的开始建立直到结果的解析，并帮助他们认识到通过壁厚，浇口位置，材料，产品几何的变更是如何影响产品的制造可行性的。通过对成型工艺的模拟能够帮助设计者找出并解决潜在的问题，AutodeskMoldflowAdviser使得每一位设计工程师都能自信的完成注塑件的设计。
3水杯外壳注射成型的CAE模拟
3.1模型导入及网格划分
将水杯的Pro/e模型保存为stl格式文件，导入moldflow中，模型如图1所示。为方便研究分析，网格类型采用fusion网格，即表面网格，这种网格的优点是计算结果比较系统化，计算量不是很大，与中性面网格和3D网格相比，计算结果的准确性在简单薄壁制品的成型分析过程中相差很小，缩短生产时间，提高效率。

图1，水杯模型图
划分网格结果如图2所示，全局边长选择为2.5mm，弦高为0.2mm，一共划分为8596个结构单元。对网格进行修复，参考以往研究者对水杯模流分析的过程[6]，设定最大纵横比为5.6，其余网格参数如图3所示。

图2，对水杯进行网格划分

图3，网格诊断结果
3.2材料的选用
水杯属于外置中小塑料件;表面质量要求高,不能有明显的气穴、熔接痕;配合面要求平整,翘曲量要小(小于0.5mm)。这就要求塑料件成型后要有良好的表面粗糙度和较小的形状误差,并具有较高的强度和韧性[3]。因此，材料选用(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)。模具温度为80℃,熔体温度为260℃。
3.3最佳浇口位置分析
一般情况下，手机水杯的浇口位置设置在手机的中部。

3.4保压+填充分析
保压压力控制对于减小飞边和防止机械损伤有非常重要的意义。良好的保压压力控制方式有助于减小塑件收缩，提高塑件的外观质量。保压时间过长或过短都对成型不利。过长会使的保压不均匀，塑件内部应力增大，塑件容