基于solidworks和moldflow的塑料砧板三维造型设计及模流分析.docxVIP

PAGE 10 基于Solidworks和Moldflow的塑料砧板三维造型设计及模流分析摘要 　　为了减少因工艺参数而引起的收缩和翘曲问题，本文以一款注塑成型的砧板为分析对象，利用Solidworks软件对砧板进行三维建模，再利用Moldflow软件对产品进行初步模流分析，并通过TaguchiDOE优化技术的应用，使用L25(55)正交实验分析了熔体温度、持续时间、冷却介质入口温度四个因素对体积收缩和翘曲的综合影响趋势，采用信噪比(S/N)和均值分析(ANOM)的方法来确定最佳水平，最后使用方差分析(ANOVA)来评估各工艺参数对塑件质量的影响度。 　　正交实验结表明，综合考虑翘曲和体积收缩的工艺参数最佳工艺参数为：注射时间A为25S、熔体温度B为100° C、保压压力C为100MPa、持续时间D为25S，开模时间E为5S。 最后，利用Moldflow软件在优化后的最佳水平下进行模流分析，模拟结果与正交实验结果一致。 关键词：砧板；Moldflow；体积收缩；翘曲；正交实验 1绪论 1.1背景和目的　　随着各行各业对塑料制品的需求不断增加，注塑成型计算机辅助技术（CAE）已经成为研究热点。本课题针对砧板的成型，运用Solidworks对砧板进行三维实体造型，并运用计算机模流分析软件Moldflow对砧板的注塑过程进行模流分析，优化工艺参数。 　　本课题旨在通过对塑料板塑件的三维造型设计和注塑成型分析，学习造型软件的操作，掌握模流分析的流程，学习正交实验在工艺参数优化中的应用。 1.2本次设计的工作内容 　　该设计主要是使用Solidworks软件进行塑料砧板的造型设计，使用Moldflow软件进行模流分析，工作内容主要包括分析前的准备工作如网格划分，网格缺陷修复，确定浇口位置、创建浇注和冷却系统等，模流分析包括填充、保压、冷却分析等。 　　本课题采用翘曲变形和体积收缩变形这两种质量缺陷作为行工艺参数优化的质量指标。使用Taguchi法确定各个工艺参数对质量标准的影响程度，采用正交实验方案对影响程度较大工艺参数进行模流分析，从而确定最优的工艺方案，最后使用Moldflow软件对最优工艺参数方案进行验证。 1.3模具设计软件的应用 　　注塑成型是一种通过将熔融材料注射到模具中来生产零件的制造过程，具有低成本、良好的可加工性、高精度和良好的表面光洁度等优点。如今，该成型工艺已用于从纳米尺寸到宏观尺寸的零件制造，尤其是在微电子，汽车配件及汽车用品等多种领域中。 　　传统的注塑成型设计方法主要通过试验，是基于有限的经验和简单的计算公式而进行的，需要反复进行模具测试和修改，导致生产周期长，成本高，产品质量难以保证。对于大型精密产品，该问题更为突出。 　　计算机辅助工程（CAE）技术被用于评估零件和组件的性能。该方法需要对产品和生产设备进行建模、模拟、验证和优化。未来，CAE系统将应用于许多领域，以更好地支持设计团队的决策。因此，CAE的使用变得越来越重要。 　　CAE从根本上改变了传统的开发和制造模式，缩短了开发时间，提高了产品生产效率，降低了生产成本，并可以有效地促进注塑模具行业的发展。多种CAE软件正在提供技术升级来使塑件与注塑模具的设计得到优化，使整个制造过程得以改善。 　　CAE的运用使制造商可以从一开始就提高零部件的设计质量和精度，并确保未来成本的降低。必威体育精装版的软件程序还可以模拟熔融塑料在注射成型过程中的流动状况，因此制造商能够帮助预测与改善相关的缺陷。此外，CAE软件将使设计人员能够评估零件的可制造性，并在设计过程的早期进行必要的调整。 1.4模具设计考虑因素 　　模具的设计当中要考虑的因素很多，这些因素都会对最终的制品质量产生影响。综合国内外文献，对模具当中一些重要因素进行阐述。 1.4.1模具表面温度 　　模具表面温度是注塑成型工艺中最关键的工艺参数之一。Karagoz[1]等人的研究表明，当选择模具表面温度作为唯一变化参数时，模具表面温度升高，成型产品的拉伸强度和弯曲强度增加，冲击强度降低。同时，材料的结晶度、晶片厚度和晶体峰值温度也均会增加。模具表面温度对成型产品的晶体熔点也会有影响，随着模具表面温度的升高，结构中的空洞形成增加，根据材料的膨胀和冷却时间纤维化会减少。在这种结构中，少量长纤维的形成增加了材料的柔性。即模具表面温度变化形成的微观结构对力学性能会有影响。随着模具表面温度的升高，塌陷量减少，翘曲量增加。模具表面温度每升高+10吃，塌陷量减少1%，翘曲量增加2%。。产品的表面光泽度受模具表面温度的影响。随着模具表面温度的升高，材料的光泽度也会增加。然而，当超过临界温度时，光泽值就会下降。对于光泽度很重要的产品，模具表面温度的临界温度值应该根据所用材料的类型来确定。当其他工艺参数保持不变时，模具表面温度