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塑膠碗三板模設計和moldflow模擬

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更新時間：2014-09-20
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塑膠碗三板模設計和moldflow模擬
第一章概論
1.1塑料成型在工業生產中的重要地位及我國發展現狀
在工農業生產、國防建設和科學技術、交通運輸、石油化工、機械電子、郵政通信、建筑旅游、醫療衛生、環境保護、家用電器、教育文化、體育藝術等各個領域，塑料制品無處不在。在目光難及的人造衛星、宇宙飛船上，塑料制品占其總體積的一半。甚至塑質人體器官、心臟、肺、骨骼等也離不開塑料。我國塑料模的發展極其迅速。塑料模的設計技術、制造技術、CAD技術、CAPP技術，以有相當規模的開發和應用。我國在塑料模設計技術上，與發達國家和地區的差距，參見下表1—1。可見我國在塑料模設計的計算機輔助技術上的落后。在塑料之間的生產中，高質量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優質的模具材料和現代化的成型設備等是成型優質塑件的重要條件【1】。
表1—1 各國計算機輔助塑料模設計的應用情況
技術名稱發達國家中國
美國日本德國香港臺灣大陸
CAD應用
CAE應用
Flow軟件
Cool軟件 75%
50%
普及
普及 75%
50%
普及
普及 70%
50%
普及
普及 50%
40%
70%
70% 40%
30%
50%
50% 20%
10%
有應用
有應用

1.2塑料成型技術的發展趨勢
在塑料之間的生產中，高質量的模具設計、先進的模具制造設備、合理的加工工藝、優質的模具材料和現代化的成型設備等是成型優質塑件的重要條件。一幅優良的注射模可成型上百萬次，一幅好的壓縮模能成型25萬次以上，這與上述各因素有很大關系。從塑料模的設計、制造、模具的材料以及成型技術等方面，塑料成型技術的發展趨勢如下：
1）CAD/CAE/CAM技術的快速發展和推廣應用
利用塑料模流動分析CAE系統，輸入有關參數，可以進行熔體充填模具型腔時流動狀態的分析、纖維取向的分析、型腔內壓力狀態的分析和溫度分布的分析。模具CAD/CAM系統是計算機輔助某一種類型模具的設計、計算、分析、繪圖以及數控加工、自動編程等的有機集成。
2）各種模具新材料的研制和使用
模具材料的選用在模具的設計與制造中是一個比較重要的問題，它直接影響到模具的制造工藝、模具的使用壽命、塑件的成型質量和模具的加工成本等。
3）塑料制件的微型化、超大型化和精密化
為了滿足塑料之間在各種工業產品中的使用要求，塑料成型技術朝著微型化、大型化甚至超大型化和精密化方面發展。
4）模具的標準化
為了滿足大規模制造塑料成型模具和縮短模具制造周期的需要，塑料模具的標準化工業就行得十分重要了。
1.3 塑料模具的分類
塑料模具是大批生產塑料制品的現代化專用成型工藝裝備的總稱。塑料模具包括：注射模、壓縮模、傳遞模、擠出模、中空吹塑模、真空成型模、壓縮空氣成型模，旋轉成型模、發泡成型模和空氣輔助成型模和水輔助成型模等多種塑料成型模具。
在上述各種塑料模具中，由于注射模具有高效、精密、可成型各種復雜制品，工藝先進等諸多其他成型模具所不及的特點而成為塑料制品成型工藝中最重要的并且起主導作用的模塑成型工藝裝備。在高速發展中，注射模又將其它成型模具的優點吸納、融合和發展，形成了更加完善，更加優越也更加先進的一種新的成型技術。比如將壓縮模的特點和先進之處融入注射模中，與注射型模的優點和溫流道注射模的優點結合起來，從而發展成為注射、壓縮模和溫流道注射、壓縮模，使其制品的內在質量和成型精度大大提高，應用范圍也因此而更加廣泛。
1.4 注射模具的機構組成
注射模具由動模和定模兩部分組成，定模部分安裝在主設計的固定模板上，動模部分安裝在注射機的移動模板上。在注射成型過程中，動模隨注射機上的合模系統運動，同時動模部分與定模部分由導柱導向而閉合構成澆注系統和型腔，塑料熔體從注射機噴嘴流經模具澆注系統進入型腔。冷卻后開模時，動模與定模分離，取出塑件。
塑料注射模由以下幾個組成部分:
1）成型部分：成型部分由凸模（型心）、凹模以及嵌件和鑲塊等組成。
2）澆注系統：融融塑料從注射機噴嘴進入模具型腔所流經的通道成為澆注系統，澆注系統由主流道、分流道、澆口及冷料井等組成。
3）導向機構：導向機構分為動模與定模之間的導向和推出機構的導向。
4）側向分型與抽芯機構：帶動側向凸模或側向成型塊移動的機構成為側向側向分型與抽芯機構。
5）推出機構：推出機構是指模具分型后將塑件從模具中推出的裝置。
6）溫度調節系統：為了滿足注射工藝對模具的溫度要求，必須對模具的溫度進行控制，所以模具常常設有冷卻或加熱的溫度調節系統。
7）排氣系統：在注射成型過程中，為了將型腔內的氣體排出模外，常常需要開設排氣系統。
8）支撐零部件：用來安裝固定或支撐稱心的零部件及前述的各部分機構的零部件均成為支撐零部件。
1.5 pro/e模具設計和moldflow分析的介紹
Pro/e在模具設計應用中主要有Pro/MOL DESIGN模塊和模具設計專家EMX，Pro/MOL DESIGN模塊用于設計模具部件和模板組裝，EMX主要是根據模具成型件選擇標準模架，完成模具中的標準件的設計；它們包括如下功能：
1）采用參照設計模型的方法，自動生成模具型腔幾何體，用不同的縮減補償方式，修改造型幾何體。
2）對單一、多面類似或者多面不同的型腔，采用 Pro/ENGINEER的組裝命令及花樣組來定出型腔。
3）在模擬過程，采用干擾核查的方法支定度及模似模具開口及 Molding Ejection Sequence.
4）備有 AC Technology的 C—Flow/EZ分析軟件，提供空腔沖填及 AIR TRAPPING模擬、 Front、ram速度、weld線及流體速度(Flow Velocity)。
5）直接取得 Pertinent模具設計工程的信息，包括沖填器皿及型腔表面積等信息。
可生成摸具的特定功能，包括澆口(Sprue)、澆道(Runner)、澆槽(Gates)、冷凝線(cooling line)及分離線。
6）建立標準模架，添加導向零件、澆注零部件、頂出零件、冷卻系統。
Moldflow是專門用于注塑模的成型模擬的軟件，利用Moldflow軟件在模具加工之前，在計算機上對整個注塑成形過程進行模擬分析，包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結構應力、收縮以及氣輔成形和熱固性材料流動分析，找出可能出現的缺陷，提高一次試模的成功率，以達到降低生產成本、縮短生產周期的目的【11】。其主要用途如下：
1）優化塑料制品設計
塑件的壁厚、澆口數量、位置及流道系統設計等對于塑料制品的成敗和質量關系重大。以往全憑制品設計人員的經驗來設計，往往費力、費時，設計出的制品也不盡合理。利用Moldnow軟件，可以快速地設計出最優的塑料制品。
2）優化塑料模設計
由于塑料制品的多樣性、復雜性和設計人員經驗的局限性，傳統的模具設計往往要經過反復試模、修模才能成功。利用Moldflow軟件，可以對型腔尺寸、澆口位置及尺寸、流道尺寸和冷卻系統等進行優化設計，在計算機上進行試模、修模，可大大提高模具質量，減少試模次數。
3）優化注塑工藝參數
由于經驗的局限性，工程技術人員很難精確地設置制品最合理的加工參數，選擇合適的塑料材料和確定最優的工藝方案。Moldflow軟件可以幫助工程技術人員確定最佳的注射壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓壓力和保壓時間、冷卻時間等，以注塑出最佳的塑料制品來【16】。

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