流動模擬技術在注塑成型設計中的應用
注射模CAD/CAE/CAM的重點在于注射產品的外型、模具設計、繪圖和數控加工數據的生成,而CAE包含的工程功能則更寬泛。CAE將工程設計、試驗、剖析、文件生成以及制造貫通于產品研制過程的每個環節,以領導和預測產品在構思和設計階段的行為。CAD/CAE/CAM的集成化從基本上扭轉了傳統的模具消費方式。采納幾何外型技術,注射產品一般不用停止原型試驗,產品形狀能逼真地顯示在計算機屏幕上,并能借助于彈性力學有限元軟件對產品力學性能停止測定。CAD/CAE/CAM有以下幾個長處:①進步消費率;進步質量;③縮短周期;④有效天時用了有限地人才資源;⑤有利于技術資料貯藏,價值進步。
隨著塑料注射成型CAE技術在模具、汽車、家用電器、儀器儀表等行業中的寬泛應用,目前已有許多外國公司發售商品化的活動模擬軟件,如澳大利亞的模具活動公司的M0LDFIDW,美國AC―TECH公司的C本文采納MPI模擬剖析軟件對某注塑件停止活動模擬剖析,并以此為例介紹模具CAE技術在注塑模設計中的應用。此軟件能夠幫忙模具設計人員處置以下問題:①通過最佳澆口地位剖析,能夠確定澆口的地位和數目;②預測熔接痕的地位,并通過比較確定更為合理的工藝參數,使熔接痕處在理想的地位;預測可能存在的泡孔地位,以確定排氣槽的開設地位;④優化成型工藝參數1模擬剖析過程*:2002― 0卜21;基金項目:云南省自然科學基金贊助項目(項目編號:2001E0016M)。
1第-21王王家惠。bUA女1在讀碩士鉆研生s奮要鉆研方向:A模具http://www.cnki.net 1.1剖析模型的建設為該零件的三維實體模型。由實體模型建設的該注塑件的有限元剖析模型如所示,在剖析中采納雙層面網格模式,有限元剖析模型數據為:面單元數=4256節點數=2 1261.2澆口地位確實定及活動剖析為了更分明的闡明應用CAE軟件停止注塑活動剖析的優越性,在本文別離對三種不同澆口地位(如所示)停止剖析,以做比較。
*ZY*125型號注塑機,其技術規格為:注射壓力=119.00MPa;鎖模力=92.00t.塑件所用資料為ABS,相關參數為:塑料熔融溫度=230.00 *C;模具溫度=60.00 *C為比較方便,三種澆口地位的最大充填壓力、注塑工夫取為雷同值,即:最大充填壓力=54.60MPa;注塑工夫=5.00s.澆口居右(記為地位1)時的活動剖析:實際注射工夫= 5.09s;最大補縮壓力=58.85MPa;塑料最大活動速率=1.32瓜3“;活動前鋒最低溫度=150.19 1;活動前鋒最高溫度=230.081.澆口居中(記為地位2),并做活動剖析:實際注射工夫=5.07s;最大補縮壓力=60.45MPa;塑料最大活動速率=1.32m3/s;活動前鋒最低溫度=164.67C活動前鋒最高溫度=230. 3)澆口居左(記為地位3),做活動剖析:實際注射工夫=5.17s;最大補縮壓力=119.00MPa;塑料最大活動速率=1.32心3”;活動前鋒最低溫度=146.17 1;活動前鋒最高溫度=230.241. 2活動模擬剖析結果比較2.1不同澆口地位產生的氣泡在塑料熔體注射充填過程中,模腔內除了原有空氣外,還有塑料含有的水分在注射溫度下蒸發而成的水蒸氣,塑料部分過熱分解產生的低分子揮發性氣體等。這些氣體若不能通過排氣系統順利排出模腔,將會影響制品成型以及脫模后的質量。
在本文中,MPI剖析軟件預測出塑件在充填完畢時可能產生氣泡的區域。澆口地位不同,產生的氣泡的數量和地位也不同。澆口居右(地位1)時,熔體先進入中間區域,大端部分最后充填,氣泡大部分在大端底部不利于排出。澆口居中(地位2)時部分氣泡能夠在分型面處排出tM氣泡數。明顯減少澆iet口居左(地位3)時,氣泡主要集中在與分型面垂直的平面上,也不利于排出。通過活動剖析軟件可預測氣泡的地位并在設計時采取有效的措施。
2.2不同澆口地位產生的熔接痕一般來說,熔接痕對制品強度有一定影響,并且在涂漆等后處置時,熔接痕地位處較難處置,所以必需縮短熔接痕的長度。
CAE剖析軟件在剖析結果中別離給出了三種澆口地位的熔接痕的數量及散布。從結果能夠看出當澆口居右(地位1)時,在大端側邊緣處的熔接痕數量增多,長度增加,因為熔體充填型腔時,流程長,壓力損失大,活動前鋒溫度下降多(由剖析可知,活動前鋒溫度降低了80.61*C),熔接痕處力學性能較差。澆口居中(地位2)時,熔接痕主要位于塑件大端和小端的側邊緣處,但由于熔體流程短,壓力、溫度變遷要比澆口在地位1處小(由剖析可知,活動前鋒溫度降低了65.42*C),熔體熔接得良好。澆口居左(地位3)時,大端側邊緣及小端邊緣處的熔接痕數量明顯增多,因為熔體在充填型腔時流程長,壓力、溫度降低得很多(由剖析可知,活動前鋒溫度降低了84.07*C),所以熔接痕處力學性能差。
2.3填充質量澆口居右(地位1)時,型腔充斥,填充質量較好,但由于熔接痕力學性能差,會影響塑件的強度。澆口居中(地位2)時,型腔充斥,填充質量良好,塑件質量良好。澆口居左(地位3)時,小端部分最后并未充斥,充填體積為94.63%由以上的剖析結果看到,澆口居左和澆口居右兩種條件下注塑補縮壓力相差很大。這主要是因為在型腔充填完畢后,注射壓力(此時也稱為補縮壓力)的作用在于對模內熔體的壓實。壓實時的壓力在消費中有時等于注射時所用注射壓力的,有時也比較接近不同,如澆口居右時。當澆口居左時,由于大端部分先充斥,所需填充壓力增大,加上冷卻作用,部分區域冷卻凝固。而關于活動前鋒而言,隨著凝固層的增加,活動阻力增大,凝固層妨礙熔體活動致使型腔無法充斥。為抑制塑料活動阻力,注塑壓力增大,在充填過程趨于完畢時注塑壓力突變至注塑機最大注塑壓力。
3實際消費驗證在實際消費中,當澆口居左(地位3)時,會呈現充填不滿的現象,呈現大量成品,這與模擬預測結果相一致。后經工廠工藝改進,澆口地位由地位3改到地位2附近,產品質量合格,模擬預測結果與消費結果相吻合。除此之外,模擬預測的氣泡和熔接痕的地位也與實際消費相吻合。如0~1所示。
4完畢語不時以來,塑料制品成型設計都是憑仗一定的根底知識和工作經歷制定的,設計計劃的是否可行是在模具制造完成后,通過重復試模及返修而確定的。這樣不只消費率低,而且制品的本錢也大大的進步了。活動模擬技術的宗旨在于預測塑料熔體充填型腔的過程,計算流道、澆口和型腔內的溫度、壓力、剪切應變速率及剪切應力的散布,并將結果以圖表及著色圖的模式顯示出來。用戶能夠直接在屏幕上看到不同工藝條件、不同設計計劃下的成型過程的差異,通過比較選擇最佳的成型計劃,并且能夠從剖析結果預測可能呈現的成型缺陷,提出相應的對策,以減少試模、修模次數,縮短模具制造周期,降低本錢進步產品質量。