基于moldflow和emx的电源插头模流分析优化及模具设计小论文

更多相关文档资源请访问HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219完整CAD设计文件以及仿真建模文件，资料请联系68661508索要基于MOLDFLOW和EMX的电源插头模流分析优化及模具设计摘要电源插头是一种常见的带嵌件的塑料件，本文利用MOLDFLOW软件对塑件进行最佳浇口分析，获得塑件的最佳浇口，创建浇注系统后进行塑件填充过程模拟后发现填充时间过长。针对这一问题进行了优化，经过三种方案的比较获得最佳成型参数，使填充时间减少为11S左右，并根据以上分析利用PRO/E的模具设计专家外挂EMX进行相关的模具零件设计。关键词电源插头；嵌件；模流分析；优化；模具设计；EMX；MOLDFLOWABSTRACTPOWERPLUGISACOMMONPLASTICPRODUCTWITHINSERTSINTHISPAPERIUSEMOLDFLOWSOFTWARETOANALYSISTHEBESTGATEABOUTTHEPLASTICPARTSANDFINDITAFTERCREATINGTHEGATINGSYSTEMISIMULATETHEFILLINGPROCESSANDIFINDTHEFILLINGTIMETOOLONGTOSOLVETHISPROBLEMIOPTIMIZETHEPROJECTTHROUGHTHREEPROGRAMSCOMPARETOGETTHEBESTMOLDINGPARAMETERS,THENTHEFILLINGTIMEISREDUCEDTOABOUT11S,ANDTHEABOVEANALYSISRELATEDMOLDPARTSAREDESIGNEDBYPRO/EMOLDDESIGNEXPERTEXTERNALEMXKEYWORDSPOWERPLUGINSERTSFILLINGANALYSISOPTIMIZATIONMOLDDESIGNEMXMOLDFLOW引言塑件广泛应用于工业和民用领域，而模具是工业生产最基础的工艺装备。由于模具生产具有高效、优质、低成本等的优点,利用模具将金属或者非金属材料压制成产品的方法己经被广泛使用。模具工业是国家工业的重要基础工业之一。模具质量的高低决定着产品质量的高低，因此，模具被称之为“百业之母”。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具工业发展及其生产技术水平,己成为衡量一个国家或地区制造业发达程度的的标志,决定着一个国家制造业的国际竞争力。在塑料成型工艺方法中，注塑模是应用最广泛的一类塑料成型模具。由于影响塑料成型因素众多，其成型过程非常复杂，其工艺研究传统上多依赖经验方法进行，可靠性不高，模流分析是克服经验性不足的有力工具。目前模流分析已成为塑模设计一个标准流程。所以本文试图通过对电源插头注塑成型过程的数值模拟来研究成型现象，为制定优化方案奠定基础。并且采用MOLDFLOW软件对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却以及制品中的应力分布、制品的收缩和熔接痕等情况。通过计算机模拟仿真技术可以减少试模修模次数，提高制品质量和降低成本等，本课题的研究对企业降低成本，提高效率有着重大的技术和经济意义。一、电源插头模型及其成型工艺1电源插头模型的建立由GB10021996单相电源插头的相关参数建立3D模型，如图11所示图11电源插头模型2成型材料的选择常用塑料如聚丙烯PP，聚乙烯PE具有应用范围广、加工性能良好，价格低廉的优点，但由于其力学性能较差且成型收缩率较大不易成型尺寸稳定的制品故不选用。通过比较三种常用的典型材料的材料特性，ABS、聚苯乙烯、聚氯乙烯（PVC），最终决定选取PVC。因为PVC材料的电绝缘性优良；且容易加工，可通过模压、层合、注塑、挤塑、压延、吹塑中空等方式进行加工；同时具有原料丰富、制造工艺成熟、价格低廉。3工艺流程电源插头的工艺流程为图12电源插头工艺流程图首先将电源线使用去皮机将两端去皮；然后将一头和电极片经端子机打端子；最后将其组装在电极镶嵌板上再通过注塑机注塑成型既得成品。二、MOLDFLOW模流分析及优化1对塑件进行网格划分对于带嵌件的塑件的主要操作流程为（1）导入塑件的注塑部分的模型，并对其划分网格选择填充材料；（2）导入金属嵌件的模型，并对其划分网格，再对其指定属性为零件镶嵌表面（双层面），然后设置材料的种类和初始温度；（3）修复网格，减小纵横比；（4）对嵌件和主体进行装配；（5）设置分析类型；（6）设置工艺参数；（7）开始分析划分好网格后的电源插头，如图21所示。图21划分网格网格的优化有利于计算结果的准确性，优化后的网格信息如图22所示。图22网格信息2确定最佳浇口位置初步确定为以下型腔数量及布局进行分析，在创建浇注系统前应先确定产品上的最佳进浇位置。经过MOLDFLOW的模拟分析，得到以下结果，如图23所示。图23最佳浇口位置3创建浇注系统浇注系统是熔融塑胶由机台料筒进入模具型腔的通道，将处于高压下的熔融塑胶快速、平稳地引入型腔。在MOLDFLOW中建立浇注系统如图24所示。图24浇注系统4创建冷却系统冷却系统对于塑料成型有着重要的影响。通过优化冷却系统的布局,可以达到使塑件快速、均衡冷却的目的,从而缩短注射成型的冷却时间,提高劳动生产效率,提高制品质量，减小废品率。回路冷却介质温度如图25所示。图25冷却系统回路冷却介质温度指冷却回路进水口和出水口的温度差。冷却回路温差不宜超过23度。经过分析得出该冷却系统回路介质温度温差只有036度，故方案可行。5预设方案首先我们按默认的参数进行一次填充模拟，通过分析填充的过程和结果的不足再来进行方案的优化。原始的分流道的直径为5MM，锥形浇口的大端直径为5MM，小端为2MM。初始的模具温度设为29度，融料温度设为180度，填充压力设为自动。填充结果如图26所示。图26初始方案填充时间6优化填充方案（1）提出优化方案方案一增大浇口及流道尺寸，使融料迅速通过，以缩短填充时间，提高生产效率。方案二适当增加和控制注塑压力，使融料获得更强的动力，以缩短填充时间。方案三升高模具和注塑融料的温度，使融料更容易通过流道到达型腔，以缩短填充时间。（2）验证方案方案一原始的分流道的直径为5MM，锥形浇口的大端直径为5MM，小端为2MM。现改为分流道直径为6MM，锥形浇口的大端直径为6MM，小端为4MM。得出填充时间如图27所示。图27方案一填充时间方案二初始参数的压力曲线如图28所示，调整后的压力曲线如29所示，得出的填充时间如图210所示。图28初始方案压力曲线图29改进后方案压力曲线图210方案二填充时间方案三原模具温度为29度，融料温度为180度。现将模具温度设为50度，融料温度设为210度。得到填充时间如图211所示。图211方案三填充时间（3）结果分析表21各方案结果对照表项目分流道/浇口注射压力模具/融料温度填充时间初始方案5/2默认29/1809132S方案一6/4默认29/2808492S方案二5/2增压29/1807888S方案三5/2默认50/2107392S由表21可见，三种方案都在一定程度上能缩短填充时间，但明显方案三效果更加显著，后查阅相关资料发现，PVC的熔点较其他常用塑料高，约为180度。这就导致如果将融料的初始温度设为180度的话，进入浇注系统后由于模具的温度较低迅速的将融料的温度降至180以下，这就导致部分融料迅速凝固在浇注系统内，严重影响了填充的效果和塑件质量。7提出最优方案综合上述三种方案，决定将分流道直径设为5MM，锥形浇口的大端直径设为5MM，小端设为2MM。将模具温度设为50度，融料温度设为210度。并且适当增大注塑压力，使填充时间控制在1秒左右，在比较经济的条件下以提高生产效率，增加企业的收益。注塑压力曲线如图212所示，得到填充时间如图213所示。图212最优方案压力曲线图213最优方案填充时间三、模具设计1注射机的选择初步估算塑件的体积为6913，预估03的浇注系统废料，按一模四腔的注塑方式，则总注塑体积为35933。据此选择最大注射容量为603的注塑机，该机型号为XSZ60。2模仁设计考虑到塑件的结构特性，为了便于电源插头的电极片在注塑过程中的固定，设计了如图31、32、33所示的模仁和电极镶嵌板。图31定模仁图32动模仁图33电极镶嵌板3脱模方式由于安装有镶嵌件，模具单纯上下开模并不能把塑件取出，工人拆装电极镶嵌板的同时即可取出塑件，而该类模具力求降低成本，因而不需要脱模及顶出机构，采用人工的方式更加简便、廉价。若准备多套电极镶嵌版，交替使用可大大提高生产效率。4基于EMX60的模架设计首先新建项目后，载入EMX组件选择供应商FUTABA_S的SCTYPE型组件，定义定模座板的厚度为25MM、定模固定板的厚度为60MM、动模固定板的厚度为60MM、垫板的厚度为60MM、动模固定板的厚度为25MM、模架尺寸为230300（由模仁尺寸而定），并选用推荐的动模定位环和浇口衬套，然后布设冷却系统管道，再切型腔切槽并将之前设计好的模仁装配进去，整个模架就设计好了，如图34、35、35所示。图34定位环图35浇口衬套图36模具总装效果图图37模具结构1动模固定板2垫块3导柱4冷却系统5导套6浇口衬套7定位环8定模板9定模固定板10动模固定螺钉11动模板12动模仁13定模仁14定模固定螺钉15电极镶嵌板图38开模状态最终铸件信息体积41629371E04MM3416CM3密度14000000E00公吨/MM314G/CM3质量58281120E04公吨583G四、结论使用MOLDFLOW软件模拟塑料熔体在整个注射过程中的充填、冷却及流动情况，能确保获得高质量制件。打破传统模具结构设计的试模、修模等过程，在得到仿真分析最佳质量效果的数据、参数之后用来作为模具结构设计的依据。再结合EMX模块的使用，进行快速模架设计可以有效降低企业制模成本提高塑料模具的设计效率并缩短产品上市周期。参考文献1付宏生，刘京华注塑制品与注塑模具设计M北京化学工业出版社，20032002022孙锡红我国塑料模具发展现状及发展建议J电加工与模具2010年增刊3韩新民，雷毅，周正寅我国CAD产业回顾与技术发展瞻望J中国机械工程20024蒋昌华塑料成型工艺与模具设计M北京北京理工大学出版社20105郭广思注塑成型技术M北京机械工业出版社M20