壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,均可直接下載獲得文件，所見所得，電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985

任 務 書 院（系）： 專業(yè)： 班 級： 學生： 學號： 一、畢業(yè)論文課題moldflow環(huán)境下注塑模冷卻系統(tǒng)的設計與優(yōu)化 二、畢業(yè)論文工作自 20xx 年 3 月 12 日起至 20xx 年 6 月 15 日止 三、畢業(yè)論文進行地點 精塑汽配（惠州）有限公司 四、畢業(yè)論文的內(nèi)容要求 (一) 設計的原始數(shù)據(jù) 原始數(shù)據(jù)（尺寸）根據(jù)選定的設計對象進行測量。 (二) 設計計算及說明部分內(nèi)容 1.計算內(nèi)容與方案確定 1、設計對象的結(jié)構(gòu)CAD 2、三維造型設計； 3、材料的選定：對產(chǎn)品的用途使用環(huán)境選取合適的材料； 4、產(chǎn)品腔數(shù)的確定：根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，大小，生產(chǎn)批量，確定腔數(shù)。 5、型腔的排列方式確定：根據(jù)計算結(jié)果及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確定 6、moldflow環(huán)境下的冷卻系統(tǒng)設計 7、moldflow環(huán)境下的冷卻系統(tǒng)優(yōu)化分析 2 設計內(nèi)容 ⑴、UG環(huán)境下設計對象的結(jié)構(gòu)CAD即三維建模； ⑵、moldflow環(huán)境下設計對象的冷卻系統(tǒng)設計； ⑶、moldflow環(huán)境下的成型分析及冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計。 (三) 設計圖紙及圖形文件 1、設計對象的裝配圖： 1張(A0或A1) 2、模具冷卻系統(tǒng)圖： 2張(A0或A1 3、零件圖： 2張主要零件(A1) (四) 編寫設計（論文）說明書 不少于2.0萬字，用計算機排版并輸出； (五) 主要參考資料 [1] 陳艷霞 陳如春 吳盛金 moldflow完全自學與速查手冊 電子工業(yè)出版社 2010.8:25 [2] 童曉闖 Moldflow注塑模冷卻系統(tǒng)的設計 上海中華職業(yè)技術(shù)學院 [3] 李明輝 王俊峰 UG NX6 注塑模具設計培訓教程 清華大學出版社 2010.3 [4] 葉久新 王 群 塑料成型工藝及模具設計 機械工業(yè)出版社 2010.8 [5] 單 巖 蔡玉俊 羅曉燁 管愛枝 徐勤雁 moldflow立體詞典：塑料模具成型分析與優(yōu)化設計2011.1 [6] 王衛(wèi)衛(wèi) 材料成型設備 機械工業(yè)出版社 2010.6 [7] 張榮清 模具制造工藝 高等教育出版社 2006.1 [8] 許建文 劉斌 基于Moldflow注塑模冷卻系統(tǒng)的設計與優(yōu)化 華僑大學模具技術(shù)研究中心 1005-3360（2008） [9] 吳生緒 塑料成型模具設計手冊 機械工業(yè)出版社 2008.1 [10] 鐘平福 蔣忠 胡偉 AutoCAD注塑模具2D排位設計技巧與實例 化學工業(yè)出版社 2009.8 [11] 黃振昌 互換性與測量技術(shù) 華南理工大學出版社 2009.8 [12] 孫壽云 王輝 基于CAE技術(shù)的注塑制品冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化 合肥工業(yè)大學 230009 [13] 李志剛，夏巨諶.中國模具設計大典. 電子版. 中國機械工程協(xié)會，2003 [14] 黃曉燕. 塑料模典型結(jié)構(gòu)100例. 第1版. 上?？茖W技術(shù)出版社，2008 [15] 陳智勇. Moldflow6.1注塑成型從入門到精通．北京：電子工業(yè)出版社．2009] (六)附屬專題 1、專題外文翻譯 檢索與閱讀與設計題目相關(guān)的外文資料，并書面翻譯4篇（并不少于5000字）的外文資料。 指導教師 接受論文任務開始執(zhí)行日期 20xx 年 03 月 12 日 學生簽名 汽車零部件異型冷卻水道設計 摘要 冷卻系統(tǒng)在注射成型過程中扮演著重要的角色決定了生產(chǎn)力和質(zhì)量。與當前的增長的固體成形技術(shù)(SFF)技術(shù)、模具設計師一直為之奮斗不是只有在冷卻系統(tǒng)性能改進同時尋求一個優(yōu)化方案。在本文中,每一個方案提出一套新的冷卻系統(tǒng),使模具均勻冷卻，整個模具表面冷卻周期時間最低?；谧⑸浜鬁囟确植?模具表面將分區(qū)冷卻的優(yōu)化subconformal渠道獲得的優(yōu)化過程。優(yōu)化過程中該目標函數(shù)最小化與降低邊界冷卻時間,確定冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化布局、通道的大小和位置。最后,通過連接所有的冷卻通道合,生成整個異型的注塑模具冷卻系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：注塑模具、異型冷卻水道、優(yōu)化、冷卻時間 簡介 塑料注射成型中應用日益廣泛近年來由于高生產(chǎn)率在創(chuàng)建產(chǎn)品與各種形狀和復雜的幾何在低成本。注射成型過程包括三個重要階段,充填階段、保壓階段,和冷卻階段(林,2002)。在這些階段,冷卻階段非常重要的,因為它大大影響生產(chǎn)率和質(zhì)量的最后一部分(湯等人,1997)。更超過70%的成型周期時間占冷卻階段。一個有效的冷卻系統(tǒng)的設計旨在縮短周期必須最小化意外缺陷等作為凹痕、微分收縮、熱殘余應力威脅,以及部分翹曲變形。在以往的研究中,許多計算機輔助設計(能)和優(yōu)化方法已應用于觀察和調(diào)整熱力系統(tǒng)的影響。研究機構(gòu)主要是開發(fā)熱分析模塊的商業(yè)CAE,比如C-MoldTM或MoldflowTM。 這些研究都是基于最初的設計個人經(jīng)歷所產(chǎn)生的設計師。然而,這些設計并不總是提供好的結(jié)果的工件幾何變得越來越復雜。 一般來說,模具表面溫度被認為是保持恒定，雖然有一個熱分布模具材料表面由于熱跑進了腔。這導致模具之間的差異 仿真結(jié)果和真正的注射成型工藝, 如果相同的冷卻利用相同的通道配置其冷卻效果也不唯一。此外,冷卻系統(tǒng)設計和制造一直局限于相對簡單的配置,主要是因為這個限制的制備方法以及缺乏適當?shù)脑O計方法。一個建議的解決方案應對這一挑戰(zhàn)是一個快速成型過程中進行了熱響應有一個形冷卻系統(tǒng)(李,2001)。異型冷卻水道,顧名思義,指通道符合模具型腔的表面。這些通道,可以在實際制造過程中生產(chǎn),同時比傳統(tǒng)的生產(chǎn)工具提高產(chǎn)率和部分質(zhì)量 (徐等人,2001)。因此,剩下的問題被認為是在冷卻方面,系統(tǒng)設計和加工條件在冷卻階段的注塑過程如下:(a)最小化冷卻時間和(b)的成就是統(tǒng)一的冷卻(例如, 模具表面溫度必須在所有點保持不變)。 首先分析注射成型過程中的傳熱問題?；诔涮詈鬁囟确植?模具表面被分成適當?shù)膮^(qū)域。這些區(qū)域?qū)?yōu)化冷卻的仿形渠道派生自優(yōu)化過程,為了獲得獨特的冷卻模具表面。目標函數(shù)的優(yōu)化過程是表達為最小化的冷卻時間,而設計變量選擇的是冷卻通道的大小和位置。最后,這些仿形冷卻集結(jié)合起來創(chuàng)建整個冷卻系統(tǒng)的異型通道注塑模具。 物理建模 在物理意義上,冷卻階段主要涉及非常復雜的問題。為簡化流程,下面是本研究的假設: ?在物理性質(zhì)的,因為變化的模具材料所引起的溫度和壓力不顯著的,他們被認為是為常數(shù)。 ?在最初的階段,但是模具和塑料材料被假定為是他們自己的溫度的一致性,和塑料材料被認為不包含固體部分。內(nèi)部的壓力 ?模具型腔假定常數(shù)。因此,大容量的塑料材料保持不變在凝固過程。最重要基礎計算出加熱系統(tǒng)模具的是它的熱量平衡因為模具溫度彈性體和熱固性塑料為100 ~ 150攝氏度高于熱塑性塑料。當一個熱量平衡建立了模具及熱塑性塑料在較高的溫度下,一個能量平衡將被設置來考慮熱量通量為擬定態(tài)的操作。在擬定態(tài)、熱通量提供給模具(數(shù)作為積極的)和熱通量移除從模具(統(tǒng)計為負)必須得到平衡。熱通量的平衡如下: QKS+QE+QC=0 (1) 高溫熔融聚合物是帶走冷卻劑穿越冷卻通道和熱量交流的環(huán)境。冷卻劑流量通過渠道,并與一個特定的流量和溫度進氣冷卻通道是預先分配的。熱交流發(fā)生之間的強制對流冷卻劑和冷卻通道表面在一起換熱與環(huán)境。這個環(huán)境換熱主要由自然對流在環(huán)境空氣和模具表面的外觀(Menges等人,2001)。 外觀表面被認為是絕熱因為熱損失通過這個曲面是更少超過5%的總體損失在大多數(shù)注射成型應用程序(公園和Kwon,1998)。這個近似簡化了問題,同時,指出了事實:95%的高溫熔融聚合物必須刪除的冷卻劑通過冷卻通道。最后,換熱是完全熱量交換的熔融聚合物和冷卻劑。 QKS+QC=0 (2) 據(jù)Rao等(2002),從熱通量聚合物熔融冷卻介質(zhì)可以表述為: 熱通量交換的冷卻劑,在冷卻時間tC相當于: TW是模具壁溫后右填充階段結(jié)束了。這個溫度,可以獲得實驗和仿真結(jié)果。冷卻通道的形狀也有影響在熱傳導效應,這是考慮到形狀因子Se(索恩,1997)。摘要形狀傳統(tǒng)的冷卻通道被選為圓形。因此,形狀因素Se是: 使用值為水的性質(zhì),熱量傳遞系數(shù)如下(Rao,1991): 雷諾數(shù),可以計算出如下: 在這種情況下,由于直徑的變化冷卻管路,水流流速的調(diào)整,以保持雷諾數(shù)常數(shù)緩解計算。 優(yōu)化策略 這種差異是由于溫度分布模具表面灌漿期后,一個冷卻配置不適合整個模具。為了增加表面溫度的均勻冷卻,模具表面分為區(qū)將冷卻仿形基于溫度冷卻通道分布不同于最小到最大值。發(fā)展中仿形冷卻通道參數(shù)得出下面提到優(yōu)化過程。在本文中,優(yōu)化過程是單獨應用對于每個單獨的分裂冷卻區(qū)。目標函數(shù)定義冷卻時間對冷卻管路地點和他們的半徑為為設計變量。努力的設計目標冷卻通道系統(tǒng),目標函數(shù)的冷卻時間是選擇通過結(jié)合公式(2)(7) 如下: 適當?shù)募s束必須還考慮在所有設計變量來保證設計現(xiàn)實和保證部分質(zhì)量。在這個問題上,上下邊界必須被放置在位置和每個冷卻通道的拉不僅要保持設計現(xiàn)實從制造觀點還保持力量的注入霉也swnsible范圍。 不等式約束與設計變量在上部和下部邊界是表達: 這個約束優(yōu)化問題可以很容易的解決了一些優(yōu)化算法如回應曲面法、模擬退火、遺傳算法、等等。在這項研究中,取得了較好的結(jié)果從解決生成的數(shù)值模型。Matlab編寫開發(fā)來計算值的冷卻時間從嗎每個組內(nèi)的參數(shù)不等式約束的上面提到的。從這些計算,優(yōu)化冷卻時間可以達到連同所需的值的參數(shù)。通過求解上述優(yōu)化問題,我們可以減少冷卻時間通過調(diào)整特性各設計變量如下: (1)的距離與模具表面的中心 冷卻通道減少。 (2)兩個冷卻通道之間的距離減小。 (3)冷卻通道直徑的增加。 在結(jié)果上面提到的,距離模具表面的中心冷卻通道和冷卻通道之間的距離應該選為最低,而冷卻通道直徑的大小應該選為最大。這些參數(shù)必須彌補一組惟一的參數(shù),以便獲得最好的結(jié)果在冷卻階段,因為一個最低或最大的一個參數(shù)值,不能是一個不錯的選擇。例如,較小的距離從模具表面的中心冷卻通道,更多熱量會被迅速和更短的冷卻時間。但是,生成型腔表面溫度變化可以導致part-quality問題由于不恰當?shù)膬蓚€冷卻通道之間的距離?；谝郧暗慕?jīng)驗和工程分析,這些參數(shù)應該選擇如下: 此外,每個表面參數(shù)必須選擇冷卻通道,以便他們所有的結(jié)果在完全相同的最低冷卻時間。 優(yōu)化程序來確定的值提出的參數(shù)在圖2。最初,參數(shù)相關(guān)的特點對模具和塑料潛熱等材料的融合的聚合物,熔化溫度的聚合物,特定的熱量融化、熔體密度、thermo-conductivity熔體、熱電導率的模鋼、初始模壁溫度和形狀因數(shù)的塑產(chǎn)品是輸入。在下一步,充填階段仿真與商業(yè)運行分析軟件來獲取熱量分布。盡管在這個位置的溫度高的選手門(如果使用熱流道),模具壁溫通常被認為是不變的,然而計算處理過的傳熱和冷卻時間。然而,為了達到一個更精確的冷卻時間和獨特的冷卻區(qū),不同的溫度分布必須被考慮的。該位置的更高的溫度應該有能力消散更多的熱量,這意味著它必須有一個不同的冷卻配置。因此,塑料產(chǎn)品是分成更小的部分溫度從基礎上的最小的最大中獲取的值之前步驟。更精細的溫度范圍被分割了,更均勻冷卻區(qū)也有分歧。對于每一個分裂的溫度范圍內(nèi),平均溫度用作模具壁溫太瓦。這種模具墻溫度是一種主要參數(shù)用來計算冷卻配置在方程(8)。接下來,客觀函數(shù)解決了最小的冷卻時間約束。對于每個模具材料,將有一個建議為上、下邊界的形式的方程(10)。這種優(yōu)化可以解決問題任何工程優(yōu)化工具。這個過程結(jié)束參數(shù)a,b,華盛頓為每個分裂的冷卻區(qū)然后重復每個分裂的部分。 4異性冷卻水道的形狀 改善經(jīng)濟快速冷卻過程,而統(tǒng)一的冷卻導致產(chǎn)品質(zhì)量通過阻止微分收縮,內(nèi)部壓力,和脫模問題。兩個快速、均勻冷卻的實現(xiàn)是通過一個足夠數(shù)量的冷卻通道的位置正確。流體通道有效模具和部分冷卻應該被小心地放置以覆蓋大部分的成型表面。冷卻通道的形狀也是一個最在決定的重要因素的有效性系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的成型工藝,在此案這部分是大的塑料或有幾個核心來嗎同時,冷卻,最常用的兩個冷卻系統(tǒng)的冷卻在串聯(lián)及并聯(lián)的冷卻。雖然可能有一個圓形的一部分的形式,冷卻通道在系列用于實踐。基本形式,即: 并行和系列,一個傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)可以應用于形冷卻通道在被適當?shù)匦薷摹? 在本文中,我們提出三種類型的保形冷卻系統(tǒng)基于傳統(tǒng)的類型與修改保留形性質(zhì);其中包括鋸齒形類型,形并行類型和形螺旋類型,如圖5所示。與保形曲折的類型,單獨的部分產(chǎn)品供應一個接一個的冷卻劑與其他。因為溫度差異的成型和冷卻劑降低面對不斷增加的流長度的冷卻劑,制服冷卻核不提供。因此,這個類型時,才應使用塑料部分不是太大。為了避免這種情況,采用平行冷卻。用平行冷卻、個人提供核心用冷卻劑,從主頻道和另一個收集渠道消除了冷卻劑。因此,每個核心都是美聯(lián)儲用冷卻劑的溫度相同。這提供了一個統(tǒng)一的冷卻,但大量的冷卻劑會使用。 在本文中,我們提出三種類型的異型冷卻系統(tǒng)基于傳統(tǒng)的類型與修改保留形性質(zhì);其中包括鋸齒形類型,并行類型和形螺旋類型,如圖5所示。與保形曲折的類型,單獨的部分產(chǎn)品供應一個接一個的冷卻劑與其他。因為溫度差異的成型和冷卻劑降低面對不斷增加的流長度的冷卻劑,制服冷卻核不提供。因此,這個類型時,才應使用塑料部分不是太大。為了避免這種情況,采用平行冷卻。用平行冷卻、個人提供核心用冷卻劑,從主頻道和另一個收集渠道消除了冷卻劑。因此,每個核心都是美聯(lián)儲用冷卻劑的溫度相同。這提供了一個統(tǒng)一的冷卻,但大量的冷卻劑會使用。 此外,螺旋冷卻模式,可以使用冷卻循環(huán)部分是可以修改的使用保形冷卻系統(tǒng)。從邊緣到冷卻劑流量該中心在螺旋模式。溫度的冷卻劑的增加,因為它流經(jīng)螺旋,而融化已經(jīng)冷卻下來一定程度上是因為流量的長度。 與SFF技術(shù),這些形冷卻系統(tǒng)給更好的冷卻時的結(jié)果比原因為距離的冷卻通道和模具表面總是保持不變結(jié)果在更加統(tǒng)一的冷卻。每個冷卻系統(tǒng)設計應該靈活地應用對于不同形狀的塑料部件,必須依靠模具的工作機理來防止干擾在組件(如彈射別針,液壓線路傳感器,和其他人。 案例分析 程序用于開發(fā)形冷卻頻道已經(jīng)前一節(jié)中介紹。為了證明提出的適用性形冷卻通道系統(tǒng),一項試驗汽車部件產(chǎn)品實施。尺寸和厚度該產(chǎn)品是470×98×65毫米,約3毫米,分別。PA06的高分子材料,采用推薦的處理數(shù)據(jù)表1所示。在這項研究中,Moldflow軟件用于塑料工業(yè)應用CAE分析工具的分析注塑工藝。 首先,汽車部件模型提供所有必需的參數(shù)模具和塑料材料以及初始加工模具表面溫度等參數(shù),熔體溫度等被導入到CAE分析軟件,模擬可以在填充階段實施。 填充階段最大模壁溫和最低模具壁溫是266攝氏度和260攝氏度,分別,如圖5所示。溫度在點附近的跑步者明顯高于那些遠離跑步的門。這些值分成兩個子范圍:(一)從260攝氏度到263攝氏度,(b)從263年到266攝氏度高溫oC。區(qū)域的塑料的一部分氣溫下降到相同的溫度范圍內(nèi)會有同樣的保形冷卻通道配置。在這個用例中,有兩個獨立的冷卻配置兩個范圍內(nèi)的溫度。為了獲得這些兩個獨立的保形冷卻配置優(yōu)化流程將會運行兩次。大多數(shù)的輸入?yún)?shù)需要為運行優(yōu)化過程是同樣,除了一般的模具壁溫。兩不同的值的模具壁溫度是261.5攝氏度和264.5攝氏度。這些值是平均每個值溫度范圍。(即261.5攝氏度。平均的價值溫度范圍從260攝氏度到263攝氏度,264.5攝氏度是平均價值溫度范圍從263攝氏度到266攝氏度。)。這兩個輸出參數(shù)的優(yōu)化過程 如圖6所示。 設定好冷卻通道配置后,下一步是選擇應該使用哪種類型的冷卻通道。根據(jù)前面提到的優(yōu)勢和各自的優(yōu)缺點異型冷卻通道類型,冷卻通道在并行應該不能使用。剩余的解決方案是冷卻通道并行形式和在螺旋形式,如圖7。如果形冷卻通道在系列還在職,模具將會變得很復雜。這樣做的原因有: ?有兩種冷卻配置為整個產(chǎn)品, ?這個區(qū)有更高的溫度分布并不大。 因此,在呈螺旋狀形冷卻通道用于這個產(chǎn)品如圖8。 最后,冷卻階段仿真是完成了選定的異型冷卻通道配置。在這個研究中,傳統(tǒng)的冷卻通道仿真為了使對比提出了 在本文中,由于缺乏一個設施條件進行真正的實驗,模擬結(jié)果如圖9所示,圖10和圖11作為一個近似基金會評估適用性所提出的方法。參數(shù)輸入是同為常規(guī)冷卻通道模擬和形冷卻信道的仿真。對常規(guī)冷卻通道模擬,最小的差距模具表面和冷卻通道是相同的值作為模具表面之間的距離和冷卻通道在形冷卻仿真。 為了預測結(jié)果會出現(xiàn)在一個真正的生產(chǎn)過程,模擬與商業(yè)軟件完成。必要的參數(shù)進行了模擬包括: 1.比熱數(shù)據(jù)和熱導率的數(shù)據(jù) 塑料材料PA06 2.比熱數(shù)據(jù)和熱導率的數(shù)據(jù) 模具鋼材 3.冷卻劑的特征參數(shù) 4.處理數(shù)據(jù)PA06塑料材質(zhì) 5.冷卻通道的形狀 6.冷卻通道的配置 這些數(shù)據(jù)在仿真模擬和大量的試驗中得到證明，顯示出異型形冷卻通道相對于傳統(tǒng)冷卻通道的優(yōu)越性。由于短時間凍結(jié)和低體積收縮,這樣使冷卻通道得到一個較短的周期時間和產(chǎn)品質(zhì)量更好。這個產(chǎn)品還有均勻冷卻通道統(tǒng)一的冷卻。利用傳統(tǒng)工藝表面溫差在1.5-6攝氏度。在實際應用中是可以接受的，也已經(jīng)考慮到充填完全后表面溫差和如何提高表面質(zhì)量。 結(jié)論 自由制造流程可以創(chuàng)建注入成型模具與復雜的冷卻通道,提供潛在的顯著提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量。這種能力提出了挑戰(zhàn)設計復雜的冷卻通道需要實現(xiàn)這些改進。這項工作提出了一個系統(tǒng)保形的設計方法的冷卻通道將能夠更高效地和統(tǒng)一控制的模具通過保角冷卻溫度。熱分析正在開展一個優(yōu)化過程已經(jīng)開發(fā)達到最低冷卻時間,這是一個理想的冷卻通道的位置和直徑。這個熱量分布差異的填充后也被考慮在冷卻通道的設計。在這樣,一個不僅可以降低周期所需的時間當成型機是開始,又達到了統(tǒng)一的冷區(qū)。一項試驗是汽車部件還進行了證明提出的適用性方法。研究結(jié)果表明,這個提議方法可成功應用于提高生產(chǎn)率和部分塑料件生產(chǎn)質(zhì)量。 承認：這項研究受到蔚山大學的研究基金支持 (2007) 學號： 畢業(yè)設計說明書 Moldflow環(huán)境下注塑模冷卻系統(tǒng)的設計與優(yōu)化 Design and Optimization of cooling system for injection mould based on moldflow 學院 專業(yè) 班級 學生 指導教師（職稱） 完成時間 20xx 年 03 月 12 日至 20xx 年 06 月 15 日 開題報告 題目 Moldflow環(huán)境下注塑模冷卻系統(tǒng)的設計與優(yōu)化 英文題目 Design and Optimization of cooling system for injection mould based on moldflow 學院 年級 專業(yè) 程 學號 姓名 張 建 城 指導教師 鄧 宇 20xx年3月12日 畢業(yè)論文開題報告 題目 Moldflow環(huán)境下注塑模冷卻系統(tǒng)的設計與優(yōu)化 時間 本 課 題 的 目 的 意 義 （含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析） 畢業(yè)設計是整個教學的重要組成部分，是對學生的全面考核，是學生綜合訓練必不可少的教學內(nèi)容 通過Moldflow環(huán)境下注塑模冷卻系統(tǒng)的設計與優(yōu)化，達到以下目的： 該課題針對注射過程中產(chǎn)品在模具中冷卻效果的優(yōu)化和設計，可以加深學生對Moldflow的應用與了解，同時提高學生對模具設計環(huán)節(jié)中的冷卻系統(tǒng)的設計要求的認識，讓學生認識到注塑模具冷卻系統(tǒng)對塑件質(zhì)量的影響，冷卻系統(tǒng)的設計原則，并利用CAE軟件Moldflow對塑件進行詳盡的冷卻模擬，優(yōu)化冷卻系統(tǒng)。 論文的基本條件及論文依據(jù) 1、 王衛(wèi)兵《moldflow》中文版注塑流動分析案例導航視頻教程》，清華大學出版社。2008.5 2、 單巖 等《塑料模具成型分析與優(yōu)化設計》，浙江大學出版社。2011.1 3、 陳艷霞 等《Moldflow2010完全自學與速查手冊》，電子工業(yè)出版社。2010.8 4、 李明輝 《UG NX6 注塑模具設計培訓教程》，清華大學出版社。2010.3 5、 王群 等《塑料成型工藝及模具設計》，機械工業(yè)出版社。2010.8 本課題的主要內(nèi)容、 重點解決的問題 主要內(nèi)容： 1、 設計產(chǎn)品，分析結(jié)構(gòu)。 2、 導入Moldflow進行模流分析。 3、 通過分析材料，設計冷卻系統(tǒng)。 4、 對設計進行優(yōu)化處理最終得到冷卻系統(tǒng)的最優(yōu)化 重點解決問題： 1、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不均勻 2、 產(chǎn)品壁厚不均 3、 產(chǎn)品體積較小，冷卻系統(tǒng)設置較困難 本課題欲達到的目的 或預期研究的結(jié)果 通過Moldflow環(huán)境下對模具的冷卻系統(tǒng)進行分析優(yōu)化，在基于一套模具的基礎上去修改其冷卻系統(tǒng)的布置改變其中的影響參數(shù)，從而達到模具生產(chǎn)效率的最大化及產(chǎn)品質(zhì)量的最優(yōu)化。通過這次研究可以加強對Moldflow這款模流分析軟件的認識，更深入地了解產(chǎn)品在仿真模擬過程中出現(xiàn)的問題，同時預期產(chǎn)品在實際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題，并對這類問題進行完善，減少模具制造后的試模修模次數(shù)，有效提高模具制造效率同時也達到模具設計的最優(yōu)化。 計 劃 進 度 時 間 工 作 內(nèi) 容 備 注 指 導 教 師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 專 業(yè) 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 一、Moldflow發(fā)展概況 模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，以及塑料制品在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產(chǎn)品對模具的要求也越來越高，傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應當今的要求. 與傳統(tǒng)的模具設計相比，計算機輔助工程（CAE）技術(shù)無論是在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在降低成本、減輕勞動強度方面，都具有極大的優(yōu)越性。 美國MOLDFLOW上市公司是專業(yè)從事注塑成型CAE軟件和咨詢公司，自1976年發(fā)行了世界上第一套流動分析軟件以來，一直主導塑料成型CAE軟件市場。MOLDFLOW一直致力于幫助注塑廠商提高其產(chǎn)品設計和生產(chǎn)質(zhì)量，MOLDFLOW的技術(shù)和服務提高了注塑產(chǎn)品的質(zhì)量，縮短了開發(fā)周期，也降低了生產(chǎn)成本，MOLDFLOW已成為世界注塑CAE的技術(shù)領(lǐng)袖。利用CAE技術(shù)，可以在模具加工前，在計算機上對整個注塑成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓和冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題并及時進行修改，而不是等到試模后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設計方 法的一次突破，而且在減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等方面，都有著重大的技術(shù)、經(jīng)濟意義。塑料模具的設計不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用CAE技術(shù)，這是發(fā)展的必然趨勢。 21世紀，塑料工業(yè)以以前所未有的速度高速發(fā)展。塑料，在各個領(lǐng)域、各個行業(yè)乃至國民經(jīng)濟中已擁有舉足輕重的不可替代的地位。模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備。由于用模具加工成形零部件，具有生產(chǎn)高效、質(zhì)量好、節(jié)約原材料和能源、成本低等一系列優(yōu)點，已成為當代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和工藝發(fā)展方向。模具制造是一個生產(chǎn)周期要求緊迫，技術(shù)手段要求較高的復雜生產(chǎn)過程?？傊?，模具具有結(jié)構(gòu)復雜、型面復雜、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特點。應用數(shù)控加工進行模具的制造可以大幅提高加工精度，減少人工操作，提高加工效率，縮短模具制造周期。同時，模具的數(shù)控加工具有一定典型性，并比普通產(chǎn)品的數(shù)控加工有更高的要求。在模具的加工中，各種數(shù)控加工均有用到，應用最多的是數(shù)控銑及加工中心，數(shù)控線切割加工與數(shù)控電火花加工在模具數(shù)控加工中的應用也非常普遍，線切割主要應用在各種直壁的模具加工，如沖壓加工中的凹凸模，注塑模中的鑲塊、滑塊，電火花加 工用的電極等。對于硬度很高的模具零件，采用機加工辦法無法加工，大多采用電火花加工，另外對于模具型腔的尖角、深腔部位、窄槽等也使用電火花加工。而數(shù)控車床主要用于加工模具桿類標準件，以及回轉(zhuǎn)體的模具型腔或型芯，如瓶體、盆類的注塑模具，軸類、盤類零件的鍛模。在模具加工中，數(shù)控鉆床的應用也可以起到提高加工精度和縮短加工周期的作用。模具應用廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)中的產(chǎn)品構(gòu)件成形加工，幾乎都需要使用模具來完成。因此，凡制造業(yè)發(fā)達的國家，模具市場均極為廣闊；凡模具發(fā)達國家，制造業(yè)也必定很發(fā)達和繁榮，也必定擁有國內(nèi)、國外兩個市場。所以，模具產(chǎn)業(yè)是國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，是重要的、寶貴的技術(shù)資源。優(yōu)化模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計和型件的CAD/CAE/CAM，并使之趨于智能化，提高型件成形加工工藝和模具標準化水平，提高模具制造精度與質(zhì)量，降低型件表面研磨、拋光作業(yè)量和制造周期；研究、應用針對各種類模具型件所采用的高性能、易切削的專用材料，以提高模具使用性能；為適應市場多樣化和新產(chǎn)品試制，應用快速原型制造技術(shù)和快速制模技術(shù)，以快速制造成型沖模、塑料注射?；驂鸿T模等，應當是未來5~20年的模具生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢。 二、冷卻系統(tǒng)重要性及簡介 塑料產(chǎn)品從設計到成型生產(chǎn)是一個十分復雜的過程，它包括了幾部分：塑件設計、模具結(jié)構(gòu)設計、模具加工制造和模塑生產(chǎn)等幾個主要方面，他需要產(chǎn)品設計是、模具設計師、模具加工工藝師及熟料操作工人協(xié)同努力來完成，他是一個設計、修改、再設計的反復迭代、不斷優(yōu)化的過程。 模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展，一家塑件在航空。航天、電子、機械、船舶和汽車燈同業(yè)部門的推廣應用，對模具設計的要求也越來越高，傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應當今的要求。與傳統(tǒng)的模具設計相比，計算機輔助工程（CAE）技術(shù)無論是在提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面，還是在降低成本。減輕勞動強度方面，都具有極大的效用。 在塑料成型的過程中冷卻時間占據(jù)了絕大部分的時間，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，在注射成型過程中，約有5%的時間用于注射，而15%的時間用于推出塑件，剩下80%的時間為冷卻時間，所以冷卻系統(tǒng)的設計優(yōu)劣決定了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本，所以冷卻系統(tǒng)的設計是不容忽視的；采用計算機輔助技術(shù)，運用Moldflow軟件進行模具設計后的仿真模擬并進行分析可以獲得設計中存在的問題并進行及時的修改優(yōu)化，最終得出最優(yōu)方案。 Moldflow的設計分析解決方案是全球塑料注射成型行業(yè)中使用最廣泛、技術(shù)最先進的軟件產(chǎn)品。傳統(tǒng)的注塑模具設計基本憑借設計個人的只是和經(jīng)驗，模具設計、加工完畢后，需要花大量的時間進行調(diào)試、修改，甚至可能由于無法換回的一點失誤使得整個設計報廢，模具設計、加工的成本很高。MPL/COOL是Moldflow的一部分，注塑模冷卻系統(tǒng)的設計不凡對塑件的精度，變形、耐應力開裂性、表面質(zhì)量等影響較大，在注塑模冷卻系統(tǒng)的設計通常被認為是次要部分，對于冷卻系統(tǒng)的尺寸和結(jié)構(gòu)設計都沒有給予足夠的重視，往往將冷卻系統(tǒng)的設計作為模具結(jié)構(gòu)設計的最后一道工序來做，這樣的冷卻設計很難滿足客戶對生產(chǎn)效率和高質(zhì)量產(chǎn)品的要求，如果冷卻系統(tǒng)設計不合理會造成模具生產(chǎn)效率低，影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至會導致模具直接報廢，所以必須對冷卻系統(tǒng)的設計進行充分的分析。 影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速，冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度、塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等，這些參數(shù)之間互相聯(lián)系，荷香影響，有這些參數(shù)的合理組合才能獲得理想的效果，但靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗和簡化公式是很難確定的，只有通過Moldflow分析才能得到理想的結(jié)果。MPI/cool采用邊界元法（boundary element method）對模具的溫度進行三維模擬，塑件厚度方向上采用解析來計算其溫度分布，并通過塑件的熱流量將二者完全耦合進行迭代計算求解，一般塑件進行冷卻分析時迭代設計要耗時約，而且對計算機CPU和內(nèi)存要求非常高。MPI/cool能夠模擬冷卻管道（包括隔板管、噴流管、連接軟管）、鑲塊、多種模具材料、普通流到和熱流道、分型面及模具邊界對模具和制造溫度的影響，從而為優(yōu)化冷卻系統(tǒng)提供可靠的依據(jù)。MPI/Cool不僅能對中性面模型和fusion模型進行冷卻分析，而且能夠?qū)?D模型進行冷卻分析。此外，MPI/Cool、MPI/Flow和MPI/Warp等相結(jié)合，可以得到十分完美的動態(tài)注射過程模擬流態(tài)分析。 三、Moldflow Plastic Insight 簡介 MPI是你決定產(chǎn)品幾何造型及成形條件最佳化的進階模流分析軟件。從材料的選擇、 模具的設計暨成形條件參數(shù)設定，以確保在射出成型過程中塑料在模具內(nèi)的充填行為模式，以獲得高質(zhì)量產(chǎn)品。 MPI能分析模擬塑料流動形態(tài)、產(chǎn)品體積收縮、冷卻時間、纖維配向性、產(chǎn)品翹曲等等，并且加強了塑料材料的使用。此外MPI還能分析模擬氣體輔助射出及熱固性成型。 MPI模擬分析減少生產(chǎn)周期時間。我們通過電腦模擬分析能確定和修改潛在問題。并幫助模具設計人員預測常碰到的問題并加以修正設計。其它的效益是改變材料材質(zhì)以節(jié)省材料費用及煩瑣的射出成形條件設定，以達到降低成本之目的。 MPI主要提供以下功能模塊： 有限元解決方案 MPI/FUSION（雙層面網(wǎng)格模型） MPI/FUSION 適用于分析形狀特征復雜之薄殼類塑膠零件。它基于Moldflow的獨家專利的Dual Domain（雙層面）分析技術(shù)，直接從CAD軟件中提取實體表面產(chǎn)生網(wǎng)格。FUSION網(wǎng)格大大降低前期網(wǎng)格處理時間，能快速對產(chǎn)品進行流動、冷卻，翹曲等分析。它以最快的網(wǎng)格處理及最佳的網(wǎng)格質(zhì)量和準確的分析結(jié)果成為應用廣泛的薄壁件分析的網(wǎng)格形式。 MPI/3D（3D實體模型） MPI/3D適用應用于模擬粗厚件產(chǎn)品的塑料流動分析。三維實體流動分析使用獨一無二仿真求解三技術(shù)， 應用四面體有限元素網(wǎng)格，來模擬塑料三維方向充填流動情況， 至整個模穴填滿為止. MPI/Midplane（中間面網(wǎng)格模型） MPI/Midplane適用于分析肉厚較均勻之薄殼類塑膠零件。它提取實體壁厚的中間面作為網(wǎng)格外形，并賦予它厚度，使用較少的網(wǎng)格數(shù)目快速分析得到最精確的分析結(jié)果。 ' ?' b; C9 t8 M# h6 O- N 2. 基本分析模塊 MPI/Flow(流動分析,優(yōu)化充填和保壓階段) SMPI/Flow基本分析模塊，能模擬射出成型過程中熔膠流動行為模式，以確保產(chǎn)品設計、質(zhì)量及制造的可行性。使用流動分析能夠迅速找到最佳射出成型條件、預知產(chǎn)品可能發(fā)生問題點及自動修正流道系統(tǒng)以達模穴平衡。由流動分析結(jié)果來考慮生產(chǎn)方式和修正產(chǎn)品幾何造型決定最佳的澆口位置、閥澆口數(shù)目或使用冷熱流道系統(tǒng)。 3. 常用分析模塊 3 b# t% @) s: H/ r MPI/Cool(冷卻分析，最佳化冷卻系統(tǒng)) MPI/Cool是塑料射出和保壓階段被最佳化后的進一步分析。冷卻系統(tǒng)包括模具外型、嵌入物均能夠在一個冷卻分析中獲得分析結(jié)果。由分析結(jié)果你能夠調(diào)整冷卻系統(tǒng)尺寸和位置及修改冷卻系統(tǒng)環(huán)繞形式和改變冷卻劑參數(shù)，進行模具設計最佳化。 (翹曲變形分析，預測改善翹曲變形) 翹曲分析模塊能預測塑料產(chǎn)品在開模后之收縮和翹曲結(jié)果。在材料庫中有8000余種熱塑性材料您可應用線性或非線性分析，以預測塑料產(chǎn)品之缺陷及確定翹曲變形原因所在及變形量，并且能改善產(chǎn)品及模具中的殘留應力分布。 其它分析模塊 (氣體輔助注塑分析,最佳化模具設計) MPI/Gas能仿真壓力控制或體積控制兩種模式在氣體輔助射出成型運用。分析可以模擬塑料充填與氣體在模穴滲透模式，結(jié)果包括預測氣體會不會吹穿產(chǎn)品、產(chǎn)品厚度分布、氣體穿透能力、氣體保壓壓力曲線、包風、熔合線位置和溫度分布等等MPI/Stress(應力分析，提供各種應力結(jié)果顯示) MPI/Stress分析塑件產(chǎn)品在受外界載荷的情況下的機械性能，在考慮到注塑工藝條件下，優(yōu)化塑料制品的強度和剛度。STRESS預測在外載荷和溫度作用下所產(chǎn)生的應力和位移。對于纖維增強塑料，STRESS根據(jù)流動分析和塑料的種類的物性數(shù)據(jù)來確定材料的機械特性，用于結(jié)構(gòu)應力分析。 (收縮分析，提供收縮結(jié)果顯示) MPI/Shrink提供精確的收縮量評價和透過模具外型的收縮變化以確保預測產(chǎn)品收縮的尺寸。它允許調(diào)整射出成型條件、澆口的數(shù)目位置及材料以確保產(chǎn)品達到規(guī)定的收縮尺寸。收縮分析計算平行和垂直方向的流動， 如使用特殊的收縮材料，亦可使用 Moldflow材料數(shù)據(jù)庫搜尋。收縮分析也能預測X Y Z各軸中的產(chǎn)品收縮方向，以提供查詢說明。 MPI/Optim(注塑機參數(shù)優(yōu)化分析，減少實際調(diào)機時間) MPI/Optim射出成型條件最佳化工具，能夠自動處理生產(chǎn)過程中決定射出成型條件。結(jié)果包括沖程長度、注射速度曲線、壓力切換、保壓段式以生產(chǎn)可接受的產(chǎn)品質(zhì)量。把這些分析結(jié)果輸入 Moldflow ( MPX) Xpert TM以確保射出成型機能快速而有效率的運作。 MPI/Fiber(纖維取向分析,減小因纖維取向而生的產(chǎn)品翹曲等不良) MPI/Fiber在塑料注射過程中塑料纖維流動方向?qū)Ξa(chǎn)品機械強度性質(zhì)方面會有重要之影響。MPI精確的顯示出不同厚度方向?qū)永w維配向性情況，纖維配向性分析也可預測彈性系數(shù)對合成材料的影響。 MPI/Reactive_Molding(熱固性塑料分析,模擬熱固性樹脂的流動和固化過程) MPI/Reactive Molding熱固性塑料的流動及融合分析反應注射成型模塊可以使用戶模擬熱固性樹脂的流動和固化，并深入理解這些復雜的處理過程。你可以預測熱固性和橡膠成型方法，反應注射成型（RIM），增強型反應注射成型（SRIM），和樹脂傳遞模（RTM）的可制造性，縮短成型周期，優(yōu)化工藝條件。另外，可選的模塊還可模擬IC封裝等。 MPI/MuCell(微孔發(fā)泡成型分析,優(yōu)化產(chǎn)品設計和成型) MPI/Microcellular注射成型是使用一種由熔融聚合物中混合二氧化碳(CO2)或氮氣(N2)所形成的超臨界流體(SCF)注射進模具中以制造多微孔泡沫制品。通PI/MuCell，用戶可評價成型的可行性。另外，用戶還可通過查看分析結(jié)果來優(yōu)化制品設計和工藝參數(shù)設計 MPI/Co-Injection(連續(xù)注射分析,模擬連續(xù)注入兩種材料的性能) , V3 R, o# Y5 m( u( z MPI/Co-Injection能模擬連續(xù)注入兩種材料的性能。 + t5 a; y3 l6 c6 W MPI/Injection_Compression(壓注模分析，模擬壓注模分析過程) 5 h! b. o6 J" y. h MPI/Injection Compression 能模擬壓塑模具內(nèi)壓縮后的熔膠射出，以便制造尺寸不變的零件，這些零件相比之下並無壓力，而且符合低夾緊載重的條件。 Moldflow Manufacturing Solution(Moldflow品質(zhì)控制專家) 如果您所從事的是塑料注射成型工作，Moldflow Manufacturing Solutions 系列產(chǎn)品能幫助您更好的控制產(chǎn)品的生命周期管理，提高生產(chǎn)效率。今天有許多公司艱苦創(chuàng)業(yè)，因為塑料成型行業(yè)競爭越來越激烈，要求有利潤的產(chǎn)品能及時上市。在今天激烈競爭的情況下，最大的提高生產(chǎn)效率變得越來越重要了。然而，制造商面臨一系列的問題，很難保持競爭力，包括：產(chǎn)品的生命周期縮短，然而短期的產(chǎn)品數(shù)量呈指數(shù)級上升，用戶不斷的要求低成本的得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。 ? 熟練操作工在操作精密注射成型設備時，有易將制造過程引向低勞動成本生產(chǎn)的趨勢 ? 過時的、沒經(jīng)過優(yōu)化的注射成型過程降低了效率，提高了生產(chǎn)成本和產(chǎn)品上市周期，減少了利潤。 在許多領(lǐng)域，都要求產(chǎn)品的可繼承性，隨著塑料制品的生產(chǎn)不斷擴大，和生產(chǎn)過程相關(guān)的問題也越來越多，常常造成時間延誤，增加成本。這是因為注射成型工藝是個復雜的過程，包括注射機參數(shù)，模具的復雜性，操作工的熟練程度和塑料材料屬性。另外，要求縮短模具準備時間，提高產(chǎn)品質(zhì)量和每臺機器的效率的壓力越來越大。由于這些壓力，就要求有個系統(tǒng)，通過直觀的，系統(tǒng)的方法來計劃，設置，優(yōu)化，控制和監(jiān)測成型過程。 直觀的 - 注射機操作者就可以最大化生產(chǎn)效率，而并不需要專家在旁邊指導 系統(tǒng)的 - 可科學的設置和優(yōu)化成型過程，而不單純依賴注射機操作者的技術(shù) 可驗證的- 符合今天都要求的質(zhì)量控制報告 通用的 - 制造商可在公司范圍內(nèi)，用這些解決方案制定標準 Moldflow Manufacturing Solutions系列產(chǎn)品是一個完整的協(xié)同合作的制造管理系統(tǒng)，可提供產(chǎn)品和工藝數(shù)據(jù)來進行實時的生產(chǎn)管理，自動的設定、優(yōu)化和控制生產(chǎn)過程，對制造鏈接的獨一無二的設計，MMS系統(tǒng)能直接輸入Moldflow Plastics Advisers(MPA)和Moldflow Plastics Insight (MPI)軟件的分析結(jié)果，這兩個軟件都是注射成型工藝最好的預測分析產(chǎn)品。MPA和 MPI的分析結(jié)果能用來設定注射機的最初的流速和壓力曲線。通過這種方法，在產(chǎn)品和模具設計階段就開始了的優(yōu)化工作能直接繼承產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，縮短模具處理 MMS/Operator Station為操作者提供了一個接口，用來察看和輸入?yún)?shù)，例如廢品數(shù)，停工原因和 材料的改變。這個模塊也可以顯示機器的狀態(tài)，查看文檔， 也可以查看進入系統(tǒng)的人及他們的活動記錄 Desktop Applications - 針對生產(chǎn)和工藝過程的管理和分析 MMS/Production Manager 考慮注射機的開、停機時間，產(chǎn)品數(shù)量和機器效率，提供查看信息。 MMS/Production Manager 也是運用其它MMS 組件的基礎模塊。 MMS/Production Scheduler 允許制造商基于不同的模具/注射機/材料的組合，來制定工作計劃 MMS/Statistical Process Control 監(jiān)測工藝過程，當工藝條件要超過范圍時，發(fā)出警報。MMS/Statistical Quality Control 計錄靜態(tài)的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)（SQC），例如產(chǎn)品重量，尺寸及與靜態(tài)工藝控制　 聯(lián)系起來（SPC）。 MMS/Production Reporting 允許所用的進入該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都能近似實時的記錄下來，以便確定方案。 參考文獻 [1] 陳艷霞 陳如春 吳盛金 moldflow完全自學與速查手冊 電子工業(yè)出版社 2010.8:25 [2] 童曉闖 Moldflow注塑模冷卻系統(tǒng)的設計 上海中華職業(yè)技術(shù)學院 [3] 李明輝 王俊峰 UG NX6 注塑模具設計培訓教程 清華大學出版社 2010.3 [4] 葉久新 王 群 塑料成型工藝及模具設計 機械工業(yè)出版社 2010.8 [5] 單 巖 蔡玉俊 羅曉燁 管愛枝 徐勤雁 moldflow立體詞典：塑料模具成型分析與優(yōu)化設計2011.1 [6] 模具設計網(wǎng)站參考資料http://bbs.21mould.net/thread-4421-1-1.html