使用有限元分析的注射模具设计gbxd.docx

《使用有限元分析的注射模具设计gbxd.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《使用有限元分析的注射模具设计gbxd.docx（16页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、便携式塑料打火机上盖注塑模设计(文献翻译) 7使用有限限元分析析的注射射模具设设计摘要归功于电电脑模拟拟分析运运用，通通过Mooldffloww模流分分析仿真真系统几几个步骤骤就可以以对塑件件及模具具进行开开发。基基于注塑塑模具的的仿真结结果是在在Proo/E 三维辅辅助设计计的帮助助下完成成的。计计算机辅辅助工程程的运用用产品的的开发阶阶段尤为为突出，这这也使得得工具及及模具的的成本减减少。关键词：注射模模具，CCAE仿仿真，MMolddfloow1.介绍绍塑料的最最常见的的处理方方法之一一是注塑塑。这一一进程的的主要优优点包括括其在塑塑造的各各种产品品的多功功能性，它它的自动动化可以以引进

2、，高高的生产率率和较小小的物件公差与与制造的的可能性性。 注注射成型型件的生生产与注注塑机和和注塑模模具一起起进展。相相对于形形状复杂杂的零件件等的生生产方法法，这个过过程运行行在相对对短的周周期。注注塑标准准的要求求是： 􀂾高高精确度度和型腔腔表面光光洁度 􀂾最最大刚度度，模具组组件的强强度，整整个注射模具具可抵抗抗夹紧力力，注塑塑压力 􀂾适适当的浇浇注系统统，注射系系统，排排气系统统和冷却却系统 􀂾最最佳生命命周期。 注射模模具设计计师的任任务是： 分析成成型零件件的设计计，考虑形形状、尺寸、浇口位位置和零零件回弹弹

3、􀂾确确定分型型面，考虑功功能和成成型零件件的外观观，定义义型腔草图 􀂾确确定模腔腔数，模腔尺寸寸及布局和和考虑收收缩，几几何公差差，及注塑机机 选择适适当的浇浇注系统统，冷却却和通风风系统 对模架架选择材材料和其其他研究究过程中中加载的的条件和和模具组组件注塑周周期。 选择择合适的的注塑机机。 现在注射射成型技技术的制图不不适合用用二维绘绘图来描描述复杂杂的形状状。使用用三维CCAD模模型的确确切原因因是确切切描述部件件形状，很很容易看看到剖面面图及细细节图。更更重要的的原因，使使用三维维CADD模型可可以利用用CAMM软件对对注塑和和模具制制造的过过程仿真

4、真。 （22）为CAMM使用三维维CADD模型已已成为模模具制造造的一个个组成部部分。 （4）辅助工程的注射成型过程模拟，逐步成为了模具制造过程的组成部分。随着CAE模拟模具设计人员的帮助可以测试未经注塑模具的使用前需要解决的各种费用及耗时模具的更正。2.注射射模具过过程仿真真这部分是是描述在在Mloodfllow模模流分析析6.00的帮助助下的顶顶部注射射情况。这这次仿真真的材料料是Cyycolloy C21100HHF。分析准准备的是是有限元元网格模模型。常常规计算算来决定定开始的的模型尺尺寸。下下一步的的工作是是执行流流道优化化分析，以以减少流流道系统统的体积积和重量量。2.1由由列线图

5、图决定分分流道系系统的尺尺寸这种方法法属于常常规的电电脑计算算方法。输输入型腔腔布置，部部件材料料与体积积大小数数据来决决定分流流道截面面尺寸。型型腔布置置设计决决定了分分流道的的形状，同同样知道道重量也也决定了了截面的的尺寸。图图2-1展展示了型型腔布置置的地方方： L 主主流道的的长度 L11 主主分流道道的一半半长度 L22 副副分流道道的一半半长度 L33 浇口长长度图2-11. 型型腔布置置单个型腔腔的流道道系统总总长度：LC= L1+L2+L3 = 555 + 333, 55 + 15, 5 = 994 mmm成型零件件体积：V = 6110000 mmm3分流道系系统的体体积：V

6、VCA = 442988, 996 mmm3材料密度度(Cyycolloy C21100HHF): = 11,0775 gg.cmm-3成型零件件重量：G = Vkk. = 661. 1,0075 = 665, 57 g成型零件件的壁厚厚：s = 22mm有了这些些参数和和列线图图就可以以确定梯形形分流道道截面尺尺寸。D的值值是与分分流道连连接的主主流道的的直径，在在图2-2用直直线列表表定义。Lf是分流道尺寸计算的修正因素。图2-22. 分分流道尺尺寸确定定列图数值线图图：D= 33,8 mm , LLf=11,1, D= D. LLf = 3,8. 1,11 = 4,118 mmm2.2为

7、为仿真准准备模型型基于这些些有限元元网格计计算准备备，为了了在MPPI 66.0（图图2-3）中中仿真。在在模型中中包含型型腔、分分流道系系统、冷冷却流道道和镶块块。图2-33. 仿仿真模型型分流道系系统的优优化由MMPI/Floow模型型来展示示。分流流道平衡衡分析被被用来分分流道系系统体积积的优化化，当使使用足够够填充时时的平衡衡填充方方式。3.分析析结论主要的分分析是447, 92%的分流流道系统统体积的的减少输输出。这这也减少少了材料料的成本本和周期期。在图图3-11，3-22中，是是填充始始时间与与冷却时时间的输输出。基基于这些些数据是是在模具具没有制制造与修修复的前前提下，在在设计

8、阶阶段中所所必要的的。图3-11. 填填充时间间分析图3-22. 冷冷却时间间的分析析4.模具具结构在想要的的流道分分析输出出后，基基于有限限元网格格划分的的3D CADD 模型型被准备备好（图图4-11）。这这个模型型被输入入CAMM系统然然后在CCNC机机床中制制造模具具。图4-11.3DD CAAD 模模具装配配9便携式塑料打火机上盖注塑模设计(文献翻译) 9Desiign of Injjecttionn Moouldd Ussingg CAAEAbsttracctThe conntriibuttionn deealss wiith sevveraal sstepps ccomppute

9、ersiimullatiion apppliccatiion by meaans of CAEE syysteem MMolddfloowMPPI iin mmoulld ddeveeloppmennt ffor molld pplassticc paart. Baasedd onnressultt off siimullatiion dessignn off innjecctioon mmoulld iis mmadee wiithhhelpp off Prro/EEngiineeer CCAD sysstemm. AAppllicaatioon oof tthe CAEEmetthodds

10、 iis aacceentuuateed iin tthe devveloopmeent phaase of theeprooducct, whiich reddounnds to cosst rreduucinng oon ttoolls aandmmoullds devveloopmeent.Keywwordds: injjecttionn mooulddingg, CCAE simmulaatioon, Molldfllow1 InntrooducctioonOne of thee moost commmonn prroceessiing metthodds ffor plaastiic

11、siis iinjeectiion mouuldiing. Thhe mmajoor aadvaantaagess off thhe pproccesssinccludde iits verrsattiliity in mouuldiing a wwidee raangee off prroduuctss, tthe easse wwithh whhichh auutommatiion cann bee inntrooducced, thhe pposssibiilitty oof hhighh prroduuctiion rattes andd thhe mmanuufaccturreoff

12、 arrticcless wiith cloose tolleraancees.Prodducttionn off innjecctioon mmoldded parrts is in proogreess witthinnjecctioon mmolddingg maachiine andd innjecctioon mmoulld. Thiisprroceess is runnninng iin rrelaativvelyy shhortt cyyclees ccomppareed ttoottherr prroduuctiion metthodds ffor commpleex ssha

13、ppe ppartts. Staandaardddemaandss onn innjecctioon mmoulld aare:􀂾 HHighh acccurracyy annd ccaviity surrfacce ffiniish􀂾 MMaxiimall sttifffnesss aand strrenggth of mouuld commponnenttsannd wwholle iinjeectiion mouuld to ressistt cllamppingg annd iinjeectiionppresssurres􀂾 ppr

14、opper runnnerr, eejecctioon , veentiing andd coooliing sysstemm􀂾 ooptiimall liife-timme.Taskks ffor injjecttionn moouldd deesiggnerr arre:􀂾 AAnallyzee mooldeed ppartt deesiggn cconssideerinng sshappe, dimmenssionns, gatte llocaatioon aand ejeectiion of parrt􀂾 ddefiine parr

15、tinng pplanne cconssideerinng ffuncctioon aand apppearrancceoff mooldeed ppartt, ddefiine draaftss inn caavitty􀂾 ddeteermiine nummberr off caavittiess, ccaviity layyoutt annd ccaviityddimeensiionss coonsiiderringg shhrinnkagge, geoomettry tolleraancee, wwearr off caavitty aand useed iinjeec

16、tiion molldinng mmachhinee􀂾 sseleect prooperr deesiggn oof eejecctioon, cooolinng aand venntinngsyysteem seelecct mmateeriaal ffor mouuld basse aand othher mouuld commponnenttsconssideerinng ccondditiionss annd lloadd duurinnginjeectiion molldinng ccyclle. chhoosse ttighhtenningg off moould

17、d onn innjecctioon mmolddingg maachiine.Nowaadayys ttechhniccal draawinng oof iinjeectiion molldedd paart isnnot suffficciennt tto ddesccribbe ccompplexx shhapees iin 22D ddrawwingg. RReasson forr ussingg 3DD CAAD mmodeel aare widde ooppoortuunittiess tooexaact desscriibe shaape of parrt, eassy mmak

18、iing of cutt viiewss annddeetaiil vviewws. Morre iimpoortaant reaasonn too usse 33D CCAD moddeliis CCAE proocesss ssimuulattionn off innjecctioon mmolddingg annd mmolddmannufaactuurinng wwithh CAAM ssofttwarre. (2) Ussingg 3DD CAAD mmodeelfoor CCAM sofftwaare hass beecomme iinteegraal ppartt off moo

19、ulddmannufaactuurinng. (4) CAAE pproccesss siimullatiion of injjecttionnmolldinng iis bbecoominng ssteppwisse iinteegraal ppartt off mooulddmannufaactuurinng pproccesss. WWithh heelp of CAEE siimullatiion mouuldddesiigneer ccan tesst vvariiouss coonsttrucctioon ssoluutioon oof iinjeectiionmmoulld ww

20、ithhoutt neeed cosst aa tiime connsummingg moouldd coorreectiionss.2 Innjecctioon MMolddingg Prroceess SimmulaatioonIn tthiss paart of conntriibuttionn iss deescrribeed aanallysiis oof mmolddedppartt innjecctioon (topp paart-hossuinng) witth hhelpp MooldfflowwPlaastiics Inssighht 66.0. Maaterriall p

21、rropoosedd foor tthiss siimullatiion isCCycooloyy C221000HF. Foor aanallysiis iis ppreppareed mmoulld ffiniiteeelemmentt meesh moddel. Sttartt moodell diimennsioons is dettermmineedcoonveentiionaal ccalcculaatioon. In nexxt sstepp iss peerfoormeed rrunnnerooptiimizzatiion anaalyssis, too reeducce vv

22、oluume andd weeighht oofruunneer ssysttem.2.1 Dettermminiing dimmenssionn off ruunneer ssysttembby nnomoograamsThiss meethood bbeloongss too coonveentiionaal wway of commputtingg. IInpuut ddataa foor ddeteermiininng rrunnner crooss secctioon ddimeensiionssaree caavitty llayoout, maaterriall off mool

23、deed ppartt annd vvoluume ofmmoldded parrt. Cavvityy laayouut ddesiigneed uuponn deeterrminnes lenngthhof runnnerr chhannnelss annd wwithh knnownn weeighht aare dettermmineedcrrosss seectiion dimmenssionns. (1) Fiig. 1 sshowws ccaviity layyouttwheere: L sspruue llenggth L11 hallf llenggth of maiin r

24、runnner L22 hallf llenggth of secconddaryy ruunneer L33 gatte llenggth.Fig. 1 Cavvityy laayouutOverralll leengtth oof rrunnner sysstemm too siinglle ccaviity is:LC= L1+L2+L3 = 555 + 333, 55 + 15, 5 = 994 mmmMoldded parrt vvoluume: V = 6610000 mmm3Runnner sysstemm voolumme: VCAA = 42998, 96 mm33Matee

25、riaal ddenssityy (CCycooloyy C221000HF): = 1,0075 g.ccm-33Moldded parrt vvoluume: G = VVk. = 61. 1,0755 = 65, 577 gWalll thhickknesss oof mmoldded parrt: s = 2mmmWithh thhis parrameeterrs aand nommogrramss arre ddeteermiinedddimmenssionns oof ttrappezooidaal ccrosss ssecttionn off ruunneer cchannnel

26、l.Valuue DD iis tthe diaametter of sprrue at hnee coonneectiion witthruunneer aand is deffineed iin nnomoograam (figg.2). LLf iis ccorrrecttionnfacctorr foor ccalcculaatioon oof ddimeensiion of runnnerr.Fig. 2 Nommogrramss foor ddimeensiion dettermminaatioonoff ruunneerValuues froom nnomoograams: D=

27、 33,8 mm , LLf=11,1, D= D. LLf = 3,8. 1,11 = 4,118 mmm2.2 Preeparringg moodell foor ssimuulattionnBaseed oon tthesse ccalcculaatioons is preeparred finnitee ellemeentmmeshh foor ssimuulattionn inn MPPI 66.0 (fiig.33). Thiis mmodeel iinvoolveescaavitty, runnnerr syysteem ccoollingg chhannnelss annd m

28、moldd bllockk.Fig. 3 Moddel forr siimullatiionRunnner sysstemm opptimmizaatioon iis pperfformmed by MPII/Fllowmmoduule. Ruunneer bbalaancee annalyysiss iss ussed forr ruunneer ssysttemvvoluume opttimiizattionn, ddeteermiine ballancced filllinng ppattternnwheen uusinng ffamiily mouuldss annd ssufffic

29、iientt fiilliing andd paackiing preessuure. Duurinng aanallysiis ddimeensiionss off ruunneer ssysttem areevariied in sellectted connstrrainnts.3 Annalyysiss ReesulltsMainn annalyysiss ouutpuut iis rreduuctiion of 47, 922% rrunnnerssysttem vollumee. TThiss reeducces cosst ffor matteriial andd cyyclee

30、timme. In thee neext Figg. 44, 55 iss annalyysiss ouutpuut ffor filllinng ttimeeandd tiime to freeezee. BBasiic oon tthiss daata cann bee maade neccesssaryymoddifiicattionn inn moouldd deesiggn, witthouut nneedd off maanuffactturiingaand reppairr moouldd.Fig. 4 Anaalyssis of filll ttimeeFig. 5 Anaal

31、yssis of timme tto ffreeeze4 Moouldd CoonsttrucctioonAfteer rrunnningg annalyysiss wiith dessireed ooutpput, caan bbe ppreppareed3DD CAAD mmodeel (figg.6) baasedd onn fiinitte eelemmentt moodelluseed ffor thiis aanallysiis. Thiis mmodeel iis tthenn innputt daata forrCAMM syysteem aand mannufaactuurinng mmoulld wwithh CNNC mmachhinee.Fig. 6 3D CADD moodell off coomplletee moouldd asssemmblyy