大学机械工程学院本科毕业论文
本 科 毕 业 论 文
空气室上体模具设计及Moldflow仿真分析
学院名称： 机械工程学院 专业班级： 模具 学生姓名： 指导教师：
08年 6 月
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目录
第一章 绪论 ................................................................................................................... 4 §1.1注塑模CAE的发展现状及发展动向 ................................................................... 4 §1.2 注塑模CAE在塑料件生产中的作用及意义 ....................................................... 5 §1.3 注塑模CAE技术的应用及评述 ......................................................................... 5 §1.4 本文研究的内容 ............................................................................................... 7 第二章：注塑成型的一般过程及成型材料的介绍........................................................... 7 §2.1注塑成型过程的介绍......................................................................................... 7 §2.2 ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）的介绍 ...................................................... 9 第三章：注塑模浇口位置的优化选择 ........................................................................... 10 §3.1注塑件浇口优化的前期处理 .............................................................................. 10 §3.2注塑件浇口位置的对比分析 .............................................................................. 12 §3.3注塑件浇口位置的确定 ...................................................................................... 12 第四章：注塑件模拟仿真过程及相关的分析 ................................................................ 13 §4.1 Fill分析 .............................................................................................................. 14 §4.2 Cool分析............................................................................................................ 29 §4.3 Warp分析 .......................................................................................................... 30 第五章：空气室上体模具的设计 .................................................................................. 32 § 5.1注塑机的选择校核 ............................................................................................ 32 § 5.2导向机构与侧向哈夫块的设计 .......................................................................... 35 § 5.3顶处机构的设计 ................................................................................................ 36 § 5.4分型面的选择.................................................................................................... 36 § 5.5其它相关尺寸确定 ............................................................................................ 37 § 5.6模具机构的确定 ................................................................................................ 38 第六章：结论................................................................................................................ 39 参考文献 ....................................................................................................................... 39
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摘要：目前，国内塑料模具设计制造及注塑工艺方面的水平还比较低，主要靠经验来反复调模和试模，这样不仅浪费大量的人力和物力，而且导致产品的研发周期过长。在市场竞争日益激烈的今天，商品能否占领市场很大程度上取决于它的研发周期，所以我国的塑料制品行业在设计和制造的手段上应加大投入与国际先进水平接轨。本文以注塑模拟软件MOLDFLOW为工具，对注塑过程工艺进行了仿真 ，对可能存在和出现的问题进行了分析和解决。此外，本文对注塑的基本概念，moldflow软件，及模具进行的基本的研究。
关键词：注塑工艺，模具，CAE， 工艺参数，Moldflow
Abstract ：At present the domestic technique level of plastic mold design,making
and injection is low . People use of their experience to adjust and test molds.This situation wastes not only a great deal of manpower and material resourse,but also leads the delay of research and development cycle.With the severity of commodity competition,the important factor of commodities’ maket share is their research and development cycle.The domestic plastic manufacture industry should try the best to improve the level of design and making so as to they can keep up with the pace of international technique level.This paper simulate the injection process technology as MOLDFLOW injection simulation software tools, analyzed and resolved the potential problems. In addition, researched the injection of the basic concepts, moldflow software, and die concepts.
Keywords：injection molding process, mould ，CAE, parameter, moldflow
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第一章 绪论
§1.1注塑模CAE的发展现状及发展动向
自从七十年代，澳大利亚moldflow公司推出世界第一个注塑过程模拟软件moldflow以来，塑料模CAE技术就一直是模具行业热门的研究课题。由于计算机技术和注塑工业的迅速发展，近年来国外注塑CAE技术发展很快，其中注塑流动模拟程序和冷却系统分析均已在实际中应用，在科研和生产中发挥了重要作用。注塑模CAE技术的发展可划分为三个阶段，第一阶段为开发独立运行的注塑模拟软件，第二阶段为二维模具设计软件与注塑模拟软件的集成。第三阶段为三维模具设计软件与制造软件及注塑模拟软件的集成。
1． 独立运行的塑料模拟软件
澳大利亚moldflow公司在1978年推出的基于有限元方法的一维商品化塑料流动模拟软件moldflow1.0，以及美国ac-tech公司在1986年推出基于有限元方法二维商品化塑料流动模拟软件c-mold1.0是这一阶段塑料流动模拟软件发展的两个里程碑。在随后的十年里，moldflow和c-mold软件不断地得以改进和完善，现已形成包括流动模拟，保压分析，冷却分析，应力分析，分子定向和翘曲变形预测等系列分析软件，在国内外模具界享有盛誉。
2.二维模具设计软件与模拟软件的集成
近十年来，计算机绘图和自动编程技术的模具界的普及程度越来越高，在CAD/CAM技术日新月异的九十年代，人们不满足仅将计算机作为绘图和编程的工具，而迫切希望在同一软件环境下，既要有绘图功能，又要有设计，计算，分析和加工的功能，模具的CAD/CAE/CAM集成系统便应运而生。
3. 三维模具设计软件与制造软件及模拟软件的集成
所谓新一代注塑模拟软件，是利用计算机集成制造技术（CIM）建立的注塑模集成制造系统（CIMS），这种高度集成的系统能支持模具设计与制造的全过程，因此三维几何建模和三维模具设计与制造的应用至关重要。
在九十年代，西方先进工业国已将商品化CAD/CAM系统与注塑过程模拟系统进行了初步集成，并取得了显著成效。但是，不论是Proe，Catia，还是UG，在开发之处都是作为通用的机械设计与制造工具来构思的，并不针对塑料模具，因此在使用这些通用CAD软件设计塑料模具时会感到效率低下，操作繁琐，功能短缺。为此，近年来发展的趋势是开发新一代的注塑模CAD/CAM专业系统或者是在CAD/CAM通用系统的基础上进行有针对的二次开发。[1]
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§1.2 注塑模CAE在塑料件生产中的作用及意义
近年来，随着化工产业的迅速发展，塑料得到了巨大的普及应用。由于塑料具有轻便，价格低廉，形状及色调选择自由，耐腐蚀和电绝缘性能优良等特点，在很多行业逐渐形成了一种以塑料取代其它金属及非金属材料的趋势，尤其在汽车，航空，电子，建筑，轻工，家电等工业领域的需求量日益剧增。以捷达轿车为例，其单车塑料件近百个，其成本占整车成本的1/4左右。电脑，便携电话及其它电子产品等壳体类塑件的需求量更是以每年两位数的速度在增长。塑料件的大量应用的另一个侧面是塑料成型模具的需求量的增加，世界上注塑模具占塑料成型模具产品的50%以上，国内塑料模产量占全国模具产量的40%左右。随着产品竞争机制的深入，塑料制品成型技术将面临：高质量，高精度，低成本，短周期的严峻挑战。
在塑料件的生产过程中，影响产品质量的因素很多，而且所遇到的问题往往凭传统的经验不能解决，模具设计，材料选择及加工条件不当，易产生制品不满，飞边，翘曲等缺陷，特别是薄壳类产品，其壁厚对流长的比是1：100到1：150或更大，这就更增加了模具设计的难度。而现在随着流变理论及传热理论在有限元和有限差分上的应用的不断深入，塑料CAE技术在实际工程中的应用亦逐渐广泛。注塑CAE技术综合了计算机图像处理，数据库，智能模拟等技术，从而形成了一个强有力的工程那个设计工具。它将注塑模设计所需要的设计理论，塑料特性，设备参数，计算数据及设计者的经验融为一体，可以模拟整个注塑过程及这一过程对注塑件成型的影响，从而使设计人员在人机交互的环境下，高速，高质量地完成最佳方案的设计，并可以在设定的工艺参数下，对产品进行彩色图形显示和动态成型模拟，可以对模拟结果进行分析修改，实现工艺参数的优化设置。
注塑CAE软件可以在实际工程实施之前即在模具生产之前进行工艺分析，模拟实际工程的真实过程，可以预测塑料件的缺陷，进而修改塑料件及其工艺的不足之处，直到缺陷消除为止。这样将减少大量的修模时间，避免以往经多次的成型试验至模具修正的反复循环而获得合格产品所造成的巨大浪费。能够有效缩短设计和制造周期，提高产品质量。注塑成型的CAE系统的应用，必将带来明显的社会效益和经济效益。[1]
§1.3 注塑模CAE技术的应用及评述
目前注塑模CAD/CAM/CAE技术在美国，日本，欧洲等国应用比较广泛。据有关资料统计，美国一万多家模具专业化厂约有10%采用了模具CAD/CAM/CAE技术，数控机床的占有率为50%。八十年代美国塑料工业协会对411家塑料模具厂的调查结果，有115家工厂分别采用CAD，CAM，或CAD/CAE/CAM集成技术。
日本模具行业较早应用可模具CAD/CAM/CAE技术。1984年日本长津机器厂采用CADIAN-MOLD系统设计照相机外壳等塑料模。该系统包括模架，标准件数据库，流的分析和冷却分析模块。设计者可以在屏幕上显示模具平面图，检查NC加工的刀具轨迹，并可用NC数据直接控制机床来加工模具。目前，日本采用CAD/CAM/CAE技术的工厂已达到20~30%，数控机床的占有率达到全部数控总数的2/3以上。
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