基于注塑模具CAE技术的浇注系统和冷却系统优化方案设计.doc

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1、中文摘要基于注塑模具CAE技术的浇注系统和冷却系统优化方案设计 本文使用Moldflow软件，以水煲为研究对象，对其注塑模具的浇注系统和冷却系统进行优化模拟分析，从而选择最佳成型工艺方案。本文介绍了MPI(Moldflow Plastics Insight)6.1的使用方法，对注塑过程中的浇注系统设计、冷却水路创建、最佳浇口位置确定等进行研究。文中根据不同浇注系统的类型来分析水煲制件成型过程中充填时间、熔接痕位置和气穴位置等各种缺陷，从而确定水煲最佳浇注系统。同时还根据冷却水路的布置和冷却参数的变化对水煲成型时熔体充填、流动和冷却过程的影响，确定最佳冷却系统方案。最后运用正交试验工艺参数的优化

2、分析方法，做进一步优化，确定最优成型工艺参数和成型方案。本文中不仅熟悉计算机辅助软件MPI的使用方法，了解现代化生产工艺和要求，了解不同塑料特性和成型条件，而且对于塑料模的浇注系统和冷却系统有了进一步的认知。其次，利用CAE技术对模具设计的优化，可避免模具在传统生产中出现的气孔、缩孔、充填不足等缺陷，提高产品的质量，更多情况下降低成本，改善了生产商的经济效益。关键词：浇注系统；冷却系统；CAE；模拟分析毕业设计说明书（论文）外文摘要 Title Design Of Gating System And The Cooling System Based On The Technology Of I

3、njection Mold CAE Abstract: This paper use Moldflow software to research the gating system of injection mould and cooling system optimization and simulation analysis for select the best molding process.This paper introduces the use of the MPI (Moldflow Plastics Insight) 6.1, the gating system of inj

4、ection molding process design, cooling water to create, and the optimal gate location, etc.In this paper, according to different types of gating system to analysis the fill time in the process of stamping shape water boil, various defects such as weld mark and acupuncture point location, the best ga

5、ting system to determine the water pot.Also according to the change of the arrangement of the cooling water and cooling parameters of molding melt filling water boil, the effect of flow and cooling process, determine the optimal cooling system solutions.Finally USES the method of orthogonal test pro

6、cess to produce several optimization analysis, further optimization, optimal molding process parameters and forming scheme. Keywords: Gating System; The Cooling System.CAE;Simulation Analysis 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 目 录前 言1第一章 绪论21.1 注塑成型技术简介21.2 注塑模CAE技术21.2.1 CAE技术发展水平21.2.2 注塑模CAE技术发展趋势31.3 本文研究的目的和内容3

7、1.3.1 研究目的31.3.2 研究内容4第二章 注塑成型工艺方案设计52.1 浇注系统设计52.1.1 普通浇注系统的组成和设计52.1.2 主流道设计62.1.3 分流道设计62.1.4 浇口的设计72.1.5 水煲浇注系统设计92.2 冷却系统设计112.2.1 冷却水路布置112.2.2 常见冷却系统的结构112.2.3 水煲冷却水路的方案设计12第三章 基于MPI的注塑工艺CAE模拟仿真过程153.1 Moldflow软件简介153.2 水煲CAE仿真模拟分析153.2.1 产品模型导入153.2.2 网格的划分及修复163.2.3 最佳浇口位置的确定213.2.4 浇注系统创建2

8、2I3.2.5 冷却系统创建243.2.6 分析序列选择263.2.7 注塑原料选择273.2.8 工艺参数设置273.2.9 分析计算28第四章 注塑成型模拟结果分析294.1 模拟结果分析294.2 水煲模拟分析结果比较304.2.1 浇注系统的分析比较304.2.2 冷却系统的分析比较334.3 水煲成型方案确定36第五章 基于正交试验工艺参数优化分析375.1 正交试验简述375.1.1 概述375.1.2 水煲的试验指标和因子375.2 数值模拟与正交试验方法结合的多工艺参数优化395.2.1 基于正交试验的多工艺参数优395.2.2 单个因素影响的试验42第六章 结论47参考文献4

9、8致谢49附录50II前 言塑料成型在现代制造业中占有重要的地位，塑料制品随现代生活的变化而变的样式各异、绚丽多彩，因而对于成型塑料件的模具要求越来越高。但传统的注塑工艺方案并不能完美地解决注塑成型工艺缺陷问题，优化工艺方案，因而基于注塑模CAE技术应运而生。注塑模具CAE技术为优化模具设计方案，保证模具使用寿命和性能开辟了新的路径，为现代注塑成型工艺提供了很大的帮助。Moldflow软件是注塑模CAE分析的主要软件，注塑模CAE技术可以在模具制造前模拟分析出塑料成型最佳工艺方案，从而达到降低成本，缩短模具开发周期的目的。CAE是计算机辅助工程的简称，是用计算机辅助求解复杂工程，软件主要是运用

10、了有限元分析法、流体学和热传导的基本理论，建立塑料熔体在模具型腔中流动、传热的物理模型，最后利用数值计算理论构造求解方式来优化模具的设计。本文使用的MPI6.1软件，模拟分析水煲成型过程，为优化水煲的实际成型工艺方案和模具的设计制造，提供了一个完整的解决方案。本书共分为六章。第一章主要介绍了现代生产工艺中塑料成型技术和注塑模CAE技术在塑料成型中的应用，同时介绍了本次课题研究的目的。第二章简单的讲述了注塑模的工艺方案的确定，包括浇注系统和冷却系统。第三、四两章介绍了应用MPI6.1来对水煲塑料件进行模拟分析，同时学习Moldflow软件的使用，最后对分析结果进行比较，确定最优工艺方案。第五章主

11、要介绍了正交试验工艺参数优化分析方法和单个因数对注塑工艺的影响。第一章 绪 论1.1 注塑成型技术简介众所周知，塑料成型在现代制造业中占有重要的地位，远远超出了其他制造工艺。塑料制件几乎已经覆盖了所有行业中，大到航天航空，小到人们的日常生活，塑料制件几乎无处不在。塑料成型技术的发展更是十分迅速，新的成型工艺更是日新月异。注塑成型、挤出成型、中空成型等各种塑料成型的方法层出不穷。但塑料注塑成型由于具有使用范围广、自动化程度高和成型效率高等优点，一直主导着现代塑料成型工艺。注塑成型是指在一定温度下，运用注塑机，将熔融的塑料材料注射到模具型腔中，经冷却固化后，得到成型品的方法。塑料注塑成型是在金属铸

12、造成型的基础上发展而来。在注塑成型过程中，注塑机、注塑模和注塑工艺是成型的重要是三个要素。注塑模是塑料成型最为关键，它决定产品的形状、性能、规格等特征，注塑模的成功设计对注塑成型来说是至关重要的。最佳浇注系统和冷却系统的设计对完成塑料成型不可或缺。注塑的工艺性包括注塑过程中温度的控制、压力的控制和产品的成型周期。国内外注塑成型的发展已经发生了很大的变化，传统的注塑方案已经不能跟上时代的步伐，塑料成型模具的设计理论、制造技术已经在很大程度上运用了现代高科技。其中包括CAD/CAE/CAM技术在模具设计与制造中的应用，基于网格化CAE注塑工艺方案的确定，模具的快速测量技术和逆向工程等等，塑料注塑成

13、型的新工艺和新技术不断的涌现和推广。1.2 注塑模CAE技术 1.2.1 CAE技术发展水平CAE是全称计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)的简称，它是特指用计算机辅助求解分析复杂工程，辅助产品设计和开发。注塑模CAE技术指主要运用有限元法和有限差分法，对模具设计方案进行分析和模拟，数值模拟分析注塑成型全过程，预测设计中可能存在的缺陷，为设计人员提供科学的依据。注塑模CAE技术的发展主要经历了三个重要时期，20世纪6070年代是技术探索时期，20世纪7080年代年代是蓬勃发展时期，20世纪90年代是技术的推广时期。进入21世纪后，注塑模CAE领域取得了长足的进

14、步，我国CAE技术已经更加国有化。注塑成型流动模拟技术随着各时期的改进和发展，经历了从中面流技术到双面流技术再到实体流技术这三个具有重要意义的里程碑1。 1.2.2 注塑模CAE技术发展趋势新时代，科技不断更新，互联网技术的普及和全球化，导致注塑模CAE技术发展的空间越来越大，性能和功能将会得到更大的提高，呈现出以下发展趋势2。（1） 有限元法、有限差分法和体积控制法的配合使用；（2） 浇注系统、冷却系统的3D集成控制分析；（3） 数值模拟计算和人工智能技术的结合；（4） 塑料制品工艺方案的高效算法；（5） 塑料制件熔接痕的预测。 注塑模CAE技术，为模具行业注入新的血液，更为制造业带来了一场

15、技术改革。即使如此，由于塑料流动性能的复杂性，塑料制件的不规则等特点，塑料成型技术依旧需要投入更多的科学技术进去，去建立具有更加完善的系统。1.3 本文研究的目的和内容1.3.1 研究目的本文主要通过模流分析CAE技术从理论上分析并对注塑成型过程进行数值模拟计算，从而得到分析结果，比较各种方案的优劣性，确定塑料制件成型最佳工艺方案。本文不仅加强了对计算机辅助软件CAE的使用方法，了解现代化生产工艺和要求，而且对于塑料模具的浇注系统和冷却系统有了进一步的认知。其次，利用CAE技术对模具设计的优化，可避免模具在传统生产中出现的气孔、缩孔、充填不足等缺陷，提高产品的质量，从而改善了生产商的经济效益。

16、1.3.2 研究内容本文研究的对象为一款水煲塑料外壳，其产品图如图1.1所示，塑件为一筒形结构，上下中空，壶口直径168mm，壶底直径148mm，壶身壁长208mm，厚度为3.5mm。图 1.1 塑料件模型通过CAE技术从理论上对水煲注塑成型过程进行数值模拟分析，得出分析结果，从而优化模具设计结构，选择最佳浇口位置，完成冷却分析、填充分析和翘曲分析。同时还通过学习正交试验方法，结合的多工艺参数优化方法，并进行工艺参数、浇口位置、冷却系统等方面设计，针对产品结构进行填充、保压、冷却、变形等流变分析，比较分析结果，综合分析其合理性，最后确立水煲成型工艺方案。第二章 注塑成型工艺方案设计2.1 浇注

17、系统设计浇注系统是注射模具重要的组成部分，它是指熔融的塑料流体从注塑机的喷嘴射入到注射模具型腔所经的通道。塑料熔体通过浇注系统充满模具型腔,并在由浇注系统传递的注射压力和保压压力下填充塑料制品各部分，从而组织致密、外形清晰、表面光洁和尺寸精确的塑料制品3。浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统。浇注系统的设计与塑料制品的质量息息相关。2.1.1 普通浇注系统的组成和设计普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，各部分紧密相连4。如图2.1为普通浇注系统的组成结构。图 2.1 普通浇注系统组成1-衬套口 2-主流道 3-分流道 4-制件 5-冷料穴 6-浇口浇注系统的设计是注射

18、模具设计的一个相当重要的部分，浇注系统的设计应使所有型腔或制件的各部分能得到均匀的充填，浇注系统设计的合理性直接关系到塑料的质量。浇注系统的设计需遵循以下基本原则5：（1） 考虑塑料熔体塑料熔体流动特性、温度、剪切速率等特性，保证塑料熔体流通缓畅，成型完整，保证产品的质量。（2） 结合型腔布局，采用平衡式布置，设置平衡分流道，确保塑料熔体能够同时注入型腔。浇口、分流道尽可能紧凑对称，降低模具的加工难度。（3） 尽量采用流程短的流道，减少塑料耗量,同时在满足各型腔完整充满的前提下,浇注系统容积应尽量小,这样保证了塑料熔体在流动过程中压力和热量的损失，保证塑料成型质量。细小型芯或嵌件应和浇注系统避

19、开，防止塑料流将嵌件冲压位移或变形等不良现象。（4） 考虑型腔排气良好,浇注系统应能使塑料熔体顺利充满型腔各个角落,使型腔的气体能有序的排出，防止塑料成型件出现气孔、缩孔、熔接痕和翘曲变形等缺陷。（5） 冷料穴设计合理，避免在产品取出后在产品表面留下冷疤和冷癍等缺陷。除了上述各项原则之外，设计浇注系统时还应该注意产品的生产效率、产品的外观和性能、制品形状与尺寸等问题对系统的制约，以及注射机的型号和精度，喷嘴的外形等等。成功设计浇注系统还应结合工作者的经验的技巧。2.1.2 主流道设计 主流道是指塑料熔体从注塑机喷嘴和模具接触处流动到分流道的一个通道，是熔体最先进入模具通道。主流道的设计对于充填

20、时间和流动速度有着很大的影响。主流道通常垂直于分型面，常被设计在浇口套中，如图2.2所示为常见浇口套形式。主流道一般设计成圆锥形，主要方便将主流道中的凝料取出，锥角一般为28 ，流道的表面粗糙度一般要求较高，一般取Ra0.8 um6。 图 2.2 浇口套形式2.1.3 分流道设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段通道，是熔体从主流道流到型腔的过度段，主要作用是改变熔体的流向，使得熔体能顺利的流淌到各个型腔。分流道是开设在动模定模的一侧或者两侧，截面形状一般有圆形、梯形、U形、半圆形和矩形等各种样式。圆形流动方便，但需考虑上下模的配合，d一般去56mm；梯形和U形加工方便，是常用形式,D在51

21、0mm之间选取；矩形流动阻力大，不常使用7。如图2.3所示为常见分流道截面形状。图2.3 分流道截面形式分流道在分型面上的布置形式各异，有平衡式和非平衡式，其中各有优劣。平衡式可使熔体同时到达型腔，使各型腔成型一致。非平衡式可使流程短。如图2.4所示为分流道布置样式。图 2.4 分流道布置形式2.1.4 浇口的设计浇口，俗称进料口，是连接分流道与型腔的非常短、截面又很狭窄熔体通道。浇口设计的好坏直接关系的成型的好坏。它具有两个作用：其一，控制塑料熔体流入型腔；其二，当注塑压力撤销后，封锁型腔，这样型腔中尚未凝固的塑料就不会倒流8。浇口按照结果形式可分为直接浇口、侧浇口、点浇口和潜伏式浇口等：（

22、1） 直接浇口直接浇口又叫主流道浇口，用与单型腔的模具。其优点是成型容易，流动阻力小，流程短，易于排出气体等特点，缺点是浇口去除不方便，且易留下浇口痕迹，影响制件的外观。如图2.5所示。图2.5 直接浇口（2） 侧浇口侧浇口又称标准浇口，如图2.6所示，开设在分型面上。这种浇口应用广，选择位置方便，便于加工的修整，去除方便不留痕。 图2.6 侧浇口侧浇口有两种变异形式，扇形浇口和平缝浇口。扇形浇口是浇口沿浇口方向厚度逐渐变小，宽度逐渐增大的侧浇口，常用于扁平的塑料件。平缝浇口又叫薄片浇口，宽度很大，厚度很小，降低塑性应力。如图2.7所示为两种浇口。 图2.7 扇形浇口和平缝浇口（3） 点浇口点

23、浇口又叫针点浇口，是一种截面很小的浇口。具有适应各种类型的零件，浇口的位置选择自由，浇口去除更方便，浇口痕迹不显著等优点；缺点是压力损失大，成型周期长废料较多。且必须在定模部分增加一个分型面。如图2.8所示。图2.8 点浇口样式（4）浇口位置和数量的选择 如上所述，浇口样式多样，但浇口位置的选择对于成型的性能和质量有着很大的影响。数量的多少而且影响到成型的充填时间，熔接痕等多个方面。选择位置和浇口时应该综合考虑：1） 流动距离尽可能短2） 浇口应开设在制件壁厚的地方3） 数量的控制应该综合考虑熔接痕和充填时间4） 避免熔体流动时的阻塞，防止熔体破裂引起的塑件缺陷 综合考虑以上因素，保证浇口系统

24、的完整设计。2.1.5 水煲浇注系统设计 研究水煲的结构，不难设计水煲浇注系统的成型方案。可以在水煲的下端变形的一圈内采用侧浇口中的扇形浇口。浇口沿进料方向逐渐减小，能够完整的充填，水煲内侧表面要求不高，便于去除，沿塑料浇口台阶进入型腔。故比较适合本产品的成型要求。在分流道的设计要求上，塑料沿分流道流动时，要求物料温度降低尽可能小，压力损失小，流动阻力小，同时应能将塑料熔体均衡地分配到各个浇口。除此之外减小浇注系统的回料量，降低塑料损失，分流道亦不能过粗。所以设计出截面为圆形的分流道，分流道的形状为弧形。浇口数量的确定，假设四种不同数量的浇口位置，研究分析出他们的优劣。综合的出四种浇注方式，如

25、图2.9，2.10，2.11，2.12所示。 图2.9 一点进浇浇注系统 图2.10 两点进浇浇注系统 图2.11 三点进浇浇注系统 图2.12 四点进浇浇注系统2.2 冷却系统设计模具的温度调节系统是用来控制模具的温度，使注塑成型具有良好的产品质量和高的生产速率。冷却系统的设计影响产品的生产效率和产品的质量。2.2.1 冷却水路布置塑料模具实质上可以看成一种热交换器，冷却系统是在塑料成型后带走热能的一种装置。冷却水路的布置直接关系到塑料制件的质量，冷却不到位，可能导致塑料制件的断裂等缺陷。根据经验，人们总结了冷却水路的一些设计原则9：（1） 冷却水路的数量要尽量多，孔径尽量大，确保冷却水的流

26、通方便，冷却效果良好。（2） 冷却水路离型腔的距离，一般保持在1525以上，且距离尽量相等。（3） 冷却水路设置应使冷却均匀，靠近热量较多的地方，偏离热量较少的地方。（4） 冷却应该沿着塑料收缩的方向设计，降低塑料的收缩。2.2.2 常见冷却系统的结构（1）直流式这种形式的冷却水路结构简单，加工方便，但冷却效果不太均匀。如图2.13所示。 图2.13 直流式冷却水道（2） 循环式这种结构冷却效果好，但加工不方便。这种形式适用于中小型的型芯型腔。如图2.14所示。图2.14 循环式冷却水道（3） 隔板式这种隔板式的冷却水道冷却方便，适用于深型腔模具。如图2.15所示。图2.15 隔板式冷却水道（

27、4） 喷流式这种形式适用于矩形内孔长度较大的，宽度相对较窄的结构。如图2.16所示。图2.16 喷流式冷却水道2.2.3 水煲冷却水路的方案设计水煲采用的为PC料，PC（聚碳酸脂）， 是一种具有很高机械性能、光学、电气和热性能的热塑性工程塑料。这种极为坚韧的、易于加工的聚合物常用家用电器、汽车灯具、医疗仪器以及包装 容器等10。PC料具有熔融粘度对对温度的敏感性大，剪切率的敏感性小，熔融体粘度较高，高温下树脂易水解，制品易开裂等特性。针对这些特性，在设计浇注系统的时候要考虑增加熔体的流动性，不是用增大注射压力而应采用提高注射温度的办法来达到。要求模具的流道、浇口短而粗，以减少流体的压力损失，同

28、时要较高 的注射压力11。其三，水煲属于深型腔，所以在靠近模具的地方可以使用隔板式水道来提高水道的冷却效果特性。对于设计了两种冷却系统，如图2.17所示为隔板式和图2.18直通式两种。 图2.17 隔板式冷却系统图2.17 直通式冷却系统第三章 基于MPI的注塑工艺CAE模拟仿真过程3.1 Moldflow软件简介Moldflow软件是美国Moldflow公司开发的产品，主要用于塑料注射成型模拟分析。该公司是一家专业从事塑料计算机辅助工程分析（CAE）的跨国公司，几十年来一直主导CAE软件市场，自从1976年发布了世界上第一套塑料流动分析软件以来，之后产品以不断的技术改革和创新12。目前，Mo

29、ldflow软件已广泛用于汽车、航空航天、仪表仪器、信息产业、日用品、等众多领域。Moldflow软件用于优化制件和模具设计的整个过程，为其提供了一个整体的解决方案，为模具的制造设计、注塑生产的过程提供了很多有用的价值。Moldflow 软件可以对塑料模具进行仿真模拟分析,通过分析结果,可以提前预测模具(产品)潜在的缺陷,为模具(产品)的改善方向提供准确的参考,.从而提高模具(产品)的质量13。Moldflow软件MPI模块可做如下项目模拟分析浇口位置分析、流动分析、填充分析、冷却分析、收缩分析、翘曲分析、纤维取向分析等各种分析。这个产品为注塑制件设计及模具设计过程带来了一场新的革命变化14。

30、3.2 水煲CAE仿真模拟分析本文使用MPI(Moldflow Plastics Insight)6.1对水煲进行模拟分析。3.2.1 产品模型导入打开MPI6.1软件，软件界面如图3.1所示。 图3.1 MPI6.1操作界面执行“文件新建项目”菜单命令，输入项目名称“shuibaofenxi”，选择创建目录，单击“确定”，则项目创建完成，如下图3.2所示。然后在项目名称右击项目“shuibaofenxi”，导入被分析产品的STL模型，如下图3.3所示。 图3.2 创建新项目 图3.3 导入项目模型在选择网格划分类型的时候选择（Fusion）模式，单击“确定”，如图3.4所示 。至此，产品模型

31、被导入到MPI中，如图3.5所示。 图3.4 “输入”对话框 图3.5 水煲模型3.2.2 网格的划分及修复水煲模型的网格划分和修复是MPI分析前处理中最为关键的，同时也是最为复杂、烦琐的环节，网格划分是否合理，将直接影响到产品的最终分析结果。(1) 网格划分在任务窗口中双击“创建网格”的图标，系统会弹出“生成网格”对话框，设置“平均边长”为4mm。如图3.6所示。对于导入格式为IGES的情况，还要输入公差。最后单击“立即划分网格”，则网格划分完成，如图3.7所示。查看任务窗口可以发现单元个数为36152。图3.6 “网格划分”对话框 图3.7 生成网格的模型（2） 网格状态统计 图3.8 网

32、格统计网格划分完成后，需要对网格的状态进行统计，再根据统计的结果对网格进行修复。执行“网格网格统计”命令，弹出网格统计的窗口，如图3.8所示。对于Fusion模型，网格信息必须满足以下一些原则： 1)连通的区域的个数应该为1； 2)自由边和交叉边个数应该为0； 3)配向不正确的单元应该为0； 4)相交个数应该为0； 5)完全重叠单元个数应该为0； 6)三角形面纵横比数值视具体情况而定，一般最大值应控制在10到20之间； 7)网格匹配率应大于85%； （3）网格修复根据上面统计结果，对网格进行修复，以三角形的纵横比为例开始修复。三角形的纵横比是指模型的三角形单元的最长边与该边所对应的三角形高度之

33、比值，如图3.9所示中的a：b，此数值越大，则说明该单元越尖锐，越细长，按照数值分析的理论要求来说，这对分析结果是不利的，修复前要对网格缺陷进行诊断。图3.9 最大纵横比样式执行“网格网格诊断纵横比诊断”，弹出纵横比对话框，如图3.10所示。在弹出的诊断对话框里有最小值和最大值，分别定义在诊断报告中将显示的最小值和最大值。将最小值设置为15，单击“显示”后，同时将“将结果放在诊断层”复选框选中。这样会将纵横比大于15的网格全部显示出来，在关掉了不必要的图层后诊断结果显示如图3.11所示。 图3.10 “纵横比诊断”对话框 图3.11 水煲中纵横比诊断结果现在开始修复纵横比，修复网格的缺陷主要使

34、用网格工具来修改，执行“网格网格工具”，网格工具中的节点工具，边工具等都可以用来修复网格缺陷。下面介绍两个网格纵横比修复方法。1)合并节点，减小纵横比如图3.12 狭长的的三角形合适。这情况下用合并节点来处理。利用“合并节点”工具，将节点1向节点2合并，合并的方向很重要。方向相反，将背道而驰。 （a）修复前 （b）修复后 图3.12 合并节点，减小纵横比2) 插入节点，减小纵横比如图3.13 ，这种情况下在节点1和节点2之间利用“插入节点”工具来减小纵横比。 a）修复前 （b）修复后 图3.13 插入节点，减小纵横比按照上述方法将最大纵横比减少到15以下。同样使用节点工具将其他缺陷修复到其满足

35、的原则。修复完成后的网格统计如图3.14所示.至此，网格前处理的工作全部完成。图3.14 修复后的网格统计3.2.3 最佳浇口位置的确定网格前处理完成后，在设置浇注系统前应该运用MPI最佳浇口分析来分析浇口的最佳位置。分析前，要查看任务窗口中，前面打“”标记的条目，表示其设已经完成。只有当所有的条目（“立即分析！”除外）的前面打“”标记的时候，猜是完成了前期处理，才可以开始分析计算。在任务窗口中，双击按钮，弹出的“选择分析系列”对话框，选择“浇口位置”，并单击“确定”按钮。分析序列和工艺参数将在下面详细介绍，先在这里跳过。当所有的条目前都有“”就可以直接进行计算了，如图3.15所示。双击任务窗

36、口中的“立即分析！”，开始计算。 图3.15 最佳浇口分析任务栏 分析完成后，勾选日志下面的最佳浇口就得到了水煲浇口的最佳位置，如图3.16所示。此图为下面设计水煲浇注系统的时候提供参数上的帮助。图3.16 最佳浇口位置图示在浇口分析结果中，只是得到了一个浇口的最佳参考位置。后续分析中，还要设置浇口形式。设置的依据是塑料的几何结构、技术要求、成型工艺方式、模具结构等。3.2.4 浇注系统创建MPI6.1浇注系统的创建主要有两种形式式：利用浇注系统向导工具建立和手动建立浇注系统。在此，采用的是手动建立浇注系统。 (1)浇口创建在第二章浇注系统设计中，选定了扇形浇口作为浇口类型，下面介绍扇形浇口创

37、建步骤：1）执行“建模创建曲线直线”，在右边工具栏显示如图3.17所示对话框。2) 在水煲中选择浇口点的位置，确点一节点，作为坐标的第一点。选中“相对”单选按钮，在第二个点坐标出输入“6 0 0”。3）单击图3.17中创建为按钮，弹出指定属性所示对话框，执行“新建冷浇口”，弹出冷浇口对话框，选定截面形状为矩形，形状为锥体（由端部尺尺决定），点击“编辑尺寸”按钮，弹出浇口尺寸设计对话框，输入尺寸。确定完成属性的设定。如图3.19所示。 图3.17 创建直线对话框 图3.18 直线完成4） 单击“应用”，创建出如图3.18所示直线。图3.19 附直线属性5）完成直线创建后对浇口进行网格生成。执行“

38、网格生成网格”类似于网格的划分，确定边长4mm，划分网格，最后得到如图3.20所示，则浇口创建完成。图3.20 扇形浇口（2）主流道和分流道的创建主流道和分流道的创建方式和浇口创建步骤差不多，不同点在于，赋予直线的属性不一样，在此，就不多介绍。最后得到三点进浇浇注系统结构。如图3.21所示。图3.21 浇注系统建立3.2.5 冷却系统创建在MPI6.1中冷却水路的创建包括管道、软管、挡板式和喷泉式等命令，创建的方式有手动创建和自动创建两种，这里介绍一下手动创建挡板式冷却水路的方法。具体步骤如下：（1） 创建节点：采用节点创建的方法，在原始模型的基础上，创建四个节点。（2） 创建水路曲线：类同与

39、前面浇口的创建方法，执行“建模创建曲线直线”，选择其中两个节点，不同之处在于，对直线的属性指定时指定为“管道”，设置管道的直径和形状。以相同的方法创建另外一条管道。如图3.22所示。（3） 划分管道的网格：执行“网格生成网格”命令，对管道进行网格划分，最后得到。管道的形状如图3.23所示。 图3.22管道直线的创建 图3.23 管道样式 （4）创建挡板单元：在管道的上方创建一节点3，然后执行“网格创建柱体网格”同样对网格附属性，如图3.24所示。同理创建另一条隔板。（5）隔板网格划分：执行“网格重新划分网格”选中柱体，划分网格。如图3.25为隔板水路的一节。 图3.24 隔板的创建 图3.25

40、 划分网格后的隔板 (6)依次类推，创建整个冷却系统。如图3.26所示。图3.26 隔板式冷却系统创建（7）设置进水口和进料口位置：完成了模具温度调节系统部分的建模之后，要设置进水口和进料口位置。进料口的设置很简单，双击分析任务窗口中的，在主流道的顶部点击一下，即可完成进料口的设立。进水口的设立和进料口的设立相似，点击“分析”菜单下的“设定冷却液入口”，即可按以上方法设立进水口。3.2.6 分析序列选择下面要来设置分析序列，在MPI中，创建一个新的项目后，默认的分析类型是充填分析，双击分析任务窗口中的，在弹出的“选择分析序列”窗口中选择“冷却+流动+翘曲”，如图3.27所示。图3.27 分析序

41、列的选择3.2.7 注塑原料选择 水煲使用的材料为PC料，查阅资料可以发现PC料具有以下特性：一种性能优良的热塑性工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。聚碳酸酯熔融温度高，熔融粘度大，对剪切率的敏感性小，而对温度的敏感性大，无明显熔点，高温下树脂易水解，制品易开裂。在此选择牌号为Lexan 154 作为水煲的成型材料。设置步骤如下：双击分析任务窗口中的“材料”，弹出的选择材料对话框，单击“搜索”，弹出搜索对话框，选中按牌号搜索，输入“PC”,弹出查找对话框，选择Lexan 154材料，单击完成选择。如图3.28所示。图3.28 材料选择对话框3

42、.2.8 工艺参数设置工艺参数的设置包括模具温度、熔体温度、注射温度、保压压力、保压时间等等一些参数。对于Lexan 154 查看了它的成型工艺参数推荐表，查出模具温度在80120，熔体温度在260300，下面设置参数数：点击工艺设置，单击工艺设置条件，按提示设置工艺参数。如图3.29所示。 图3.29 工艺参数设置3.2.9 分析计算在完成了产品模型的前处理之后，浇注系统和冷却系统设置以后，可以进行分析计算，整个解算器的计算过程基本由MPI系统自动完成。双击任务栏窗口中的“立即分析！”，模拟器开始计算。从任务栏中可以看出如下的信息：(1) 产品模型的网格读入和单元检查；(2) 各解算器的迭代

43、计算参数设置；(3) 注塑材料属性；(4) 过程参数的设定信息；(5) 各类型的分析进度和部分结果。分析计算结束后，MPI会生成相应的文字，图形和动画效果，这将成为研究模拟流动分析的最主要的工具。 第四章 注塑成型模拟结果分析4.1 模拟结果分析 Moldflow的所有分析信息都会在屏幕中输出文件，其中输出的结果很多，包括充填时间、气穴、熔接痕等等一些情况。简单的介绍一些常用的参数15。 （1）充填时间 充填时间显示了熔体流动前沿的扩展情况，模型中各部分同一时刻的填充状态在的等高线中体现。在填充开始时，显示为暗蓝色，最后填充的地方为红色。如果制品充填不足，未填充部分则没有颜色。如果塑料制品的填

44、充良好，那么其流型是平衡的。一个平衡的填充结果是指所有流程在同一时间结束，料在在同一时间到达模型末端。这个意味着每个流程应该以暗蓝色等高线结束。等高线的间隔指示了聚合物的流动速度。 （2）体积/压力控制转换时的压力体积/压力控制转换时的压力属于单组数据，该结果从流动分析产生，显示了通过模型内的熔体流程在从速度到压力控制切换点的压力分布，观察压力的分布情况是否平衡。在填充阶段，压力分布的变化最高，主要通过间隔很近的云图来查看，应该避免。而保压阶段，压力的改变仅仅影响体积收缩，因此在保压阶段模腔的压力变化也应该最低的。（3） 气穴 当材料从各个方向流向同一地点的时候，中心部位的气体不得已排除则会形成气穴。气穴的多少和位置是否影响制件主要根据制件的作用来看，例如制品不需要完美的外观，气穴出现在表面也可以接受。气穴结果同时也可以显示产品的以下问题：烧焦、短射、其他表面缺陷等。所以尽量控制好气穴的数量 （4）熔接痕 当两股聚合物熔体的流动前会合到一起的，或一股流动前沿分开后，又合到一起，则会在接口处产生熔接痕。熔接痕对网格密度比较敏感，减少浇口的数量可消除一些熔接痕，改变浇口的位置同样也可以改变熔接痕的位置。将熔接痕移到产品不太重要