ZUK Z1手機(jī)殼模流分析（全套含CAD圖紙）

ZUK Z1手機(jī)殼模流分析（全套含CAD圖紙）,ZUK,Z1手機(jī)殼模流分析（全套含CAD圖紙）,z1,機(jī)殼,分析,全套,cad,圖紙 摘 要 本文先介紹Moldflow軟件的主要特征及優(yōu)點(diǎn)與作用，對(duì)ZUK Z1手機(jī)殼進(jìn)行模流分析，通過(guò)劃分網(wǎng)格與澆口匹配特性來(lái)選擇合適的澆口位置，并且通過(guò)分析模擬產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中是否會(huì)在外觀面出現(xiàn)熔接痕氣穴等一系列的問(wèn)題。文章對(duì)比兩種不同的冷卻水路排列方式，分析冷卻回路壓力以及熱去除效率以此來(lái)選擇合適的的冷卻方案。 關(guān)鍵詞：模流分析；冷卻方案；澆口位置 Ⅰ 目 錄 前 言 1 1 Moldflow 軟件介紹 2 1.1 主要特征和優(yōu)點(diǎn) 2 1.2 分析功能簡(jiǎn)介 2 1.3. 模流分析的作用 2 2 零件工藝性分析 3 2.1 零件圖樣與工藝性 3 2.1.1 零件圖 3 2.1.2 零件工藝性 3 2.2 材料 3 3 分析流程 4 3.1 新建工程 4 3.2 導(dǎo)入塑件 4 3.3 生成網(wǎng)格 4 3.4 材料設(shè)置 5 3.5 澆口位置 6 3.5.1 最佳澆口位置 6 3.5.2 澆口匹配特性 7 3.5.3結(jié)論 7 4 單個(gè)零件分析 8 4.1 總體溫度 8 4.2 剪切速率、體積 8 4.3 充填時(shí)間 9 4.4 氣穴 9 4.5 產(chǎn)品一出二的選擇 10 5 一模兩腔分析 11 5.1氣穴 11 5.2 總體溫度 11 5.3 剪切速率、體積 12 5.4 充填時(shí)間 12 5.5 熔接線 13 5.6 鎖模力 13 5.7 注射位置壓力xy圖 13 6 分析報(bào)告 15 6.1 注射機(jī)要求 15 6.2 溫度 15 6.3 注射設(shè)置 15 6.4 流動(dòng)結(jié)果 15 6.4.1 單個(gè)零件流動(dòng)分析 15 6.4.2 一模兩腔零件流動(dòng)分析 15 6.5 冷卻回路壓力 15 6.6 回路熱去除效率 16 6.7 冷卻分析報(bào)告 17 6.7.1 冷卻 17 6.7.2 冷卻液 18 6.7.2 型腔溫度結(jié)果 19 6.8 最終分析結(jié)果 19 總 結(jié) 20 致 謝 21 附 錄 22 參考文獻(xiàn) 23 前 言 近幾年來(lái)，我國(guó)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)及制造技術(shù)在不斷發(fā)展與進(jìn)步，尤其在注塑模具中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)如今，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已開(kāi)始廣泛運(yùn)用到塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及注塑模具設(shè)計(jì)的過(guò)程中。其Moldflow是一種專(zhuān)業(yè)化的CAE軟件，在注塑模設(shè)計(jì)中有著重要的應(yīng)用價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)2015年模具產(chǎn)值達(dá)到了2500億，這是國(guó)家制造業(yè)重要的一部分?，F(xiàn)在制造行業(yè)發(fā)展迅速，為了適應(yīng)大時(shí)代的需求，就必須要學(xué)會(huì)使用軟件來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，以提高設(shè)計(jì)的效率。通過(guò)軟件的分析我們可以得到理論上最佳的方案，以此得到質(zhì)量較高的零件。 該軟件的模擬仿真系統(tǒng)十分強(qiáng)大,可以讓使用者客觀的了解關(guān)于熔接痕位置、困氣、流動(dòng)時(shí)間、壓力和溫度分布等準(zhǔn)確信息。它不僅可以分析每一個(gè)制件，還可以分析各種方案，快速優(yōu)化每一個(gè)方案。在分析完成之后，可以將分析結(jié)果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與其它技術(shù)人員共享。本文就是通過(guò)軟件分析得到最優(yōu)的冷卻方案以及澆口位置的選擇。 1 Moldflow 軟件介紹 1.1 主要特征和優(yōu)點(diǎn) 該軟件可以進(jìn)行最佳澆口位置分析也可以自行選擇澆口位置來(lái)進(jìn)行選擇，為我們提供了數(shù)據(jù)和圖樣上的參考，在澆口位置完成之后可以設(shè)置流道的樣式以及尺寸通過(guò)分析得到的數(shù)據(jù)圖樣來(lái)選擇不同的澆口，以及流道方式，在確定流道后可以通過(guò)冷卻系統(tǒng)的分析來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)模具提供參考，以達(dá)到最佳的冷卻方案。Moldflow還可以分析驗(yàn)證模具的合理性對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生的一些問(wèn)題比如熔接縫；氣穴等等缺陷進(jìn)行分析，以此來(lái)對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)修改得到最佳的塑件 1.2 分析功能簡(jiǎn)介 Moldflow軟件的分析功能十分強(qiáng)大，我們可以通過(guò)該軟件對(duì)塑件進(jìn)行完整的分析，其中的材料選擇十分重要，該功能可以為制造商提供在不同材料時(shí)的不同分析數(shù)據(jù)，以此為制造商在不同的需求下選擇不同的材料提供參考，以此來(lái)控制加工的成本，也可以分析得到需要大概多大注射壓力的注塑機(jī)和需要注塑多長(zhǎng)時(shí)間。 1.3. 模流分析的作用 1）驗(yàn)證模具的正確性與合理性； 2）對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與分析； 2 零件工藝性分析 2.1 零件圖樣與工藝性 2.1.1 零件圖 現(xiàn)如今手機(jī)越來(lái)越多樣化，相應(yīng)的就產(chǎn)生了各式各樣的手機(jī)殼，常見(jiàn)的材料有：硅膠、硬塑、軟塑、皮革等。如圖2-1所示ZUK Z1塑料手機(jī)殼零件圖。 圖1-1 零件 2.1.2 零件工藝性 該零件采用注塑加工的方式進(jìn)行加工，生產(chǎn)批量為大批量。 手機(jī)使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，所以在選取材料的時(shí)候要選取具有耐熱性的材料，鑒于塑件使用直接接觸人體所以選擇無(wú)毒性耐熱性能較好的材料。 2.2 材料 塑件材料選用PC/ABS，PC/ABS是由PC和ABS的混合物所產(chǎn)生的熱塑性材料， 該材料具有抗沖擊強(qiáng)度高，化學(xué)性能穩(wěn)定耐惹等等一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以該材料現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾以及手機(jī)保護(hù)殼和汽車(chē)保險(xiǎn)杠，家用塑料產(chǎn)品和大燈等等一系列塑料產(chǎn)品上。 3 分析流程 3.1 新建工程 打開(kāi)Moldflow synergy選擇文件中新建工程如圖3-1所示。 圖3-1新建工程 3.2 導(dǎo)入塑件 鼠標(biāo)左鍵選擇菜單欄中的導(dǎo)入選項(xiàng)，導(dǎo)入在三維軟件中繪制完成的注塑件如圖3-2所示，可以導(dǎo)入零件。 圖3-2導(dǎo)入塑件 3.3 生成網(wǎng)格 鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單欄中的創(chuàng)建網(wǎng)格，在子菜單中選擇生成網(wǎng)格如圖3-3所示，可以選擇調(diào)整曲面上的全局邊長(zhǎng)大小來(lái)調(diào)整劃分的網(wǎng)格的細(xì)密程度。劃分完成后的零件圖如圖3-4所示。 圖3-3生成網(wǎng)格 圖3-4零件圖 3.4 材料設(shè)置 在左側(cè)任務(wù)欄中，有一個(gè)材料選擇項(xiàng)，通過(guò)搜索找到我所需求的材料PC+ABS，選擇確定將該材料設(shè)置為我們所需要的材料如圖3-5所示。 圖3-5材料選擇 3.5 澆口位置 如圖3-6所示選擇任務(wù)欄中的分析序列，選擇澆口位置，點(diǎn)擊確定，開(kāi)始分析最佳澆口位置。 圖3-6 澆口分析 3.5.1 最佳澆口位置 根據(jù)Moldflow軟件分析結(jié)果如圖所示圖3-7為Moldflow軟件自行得到的最佳澆口位置。該澆口位置的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均較好。 圖3-7最佳澆口位置 3.5.2 澆口匹配特性 澆口匹配特性表示澆口位置合理性的因子分布圖，因子值越小，澆口位于這個(gè)位置的成型合理性越高，由圖可知藍(lán)色位置澆口匹配特性最優(yōu)。 圖3-8澆口匹配特性 3.5.3結(jié)論 根據(jù)澆口匹配特性的分析與Moldflow分析的最佳澆口位置基本相同，所以可以選擇自動(dòng)分析的澆口位置作為最終的澆口位置。 4 單個(gè)零件分析 4.1 總體溫度 總體溫度是一個(gè)中間數(shù)據(jù)在注射時(shí)，是注塑件的平均溫度，在注射時(shí)是液體流動(dòng)的平均溫度。溫度分布應(yīng)該均勻，防止引起翹曲。由圖4-1可知該塑件注射時(shí)總體溫度在226攝氏度左右溫度較為平均,不易產(chǎn)生翹曲， 圖4-1總體溫度 4.2 剪切速率、體積 實(shí)質(zhì)上的整個(gè)截面的剪切速率和體積，是一個(gè)中間數(shù)據(jù)結(jié)果，模具設(shè)計(jì)者可以通過(guò)動(dòng)畫(huà)的形式查看隨著時(shí)間變化而變化的剪切速率和體積。如果剪切速率和體積結(jié)果過(guò)大的時(shí)候，熔體會(huì)有可能發(fā)生降解缺陷。根據(jù)圖4-2可知該塑件產(chǎn)品剪切速率和體積無(wú)線趨向于0，所以產(chǎn)品不會(huì)發(fā)生降解缺陷。 圖4-2剪切速率和體積 4.3 充填時(shí)間 指塑料充填滿型芯型腔所需要的時(shí)間。填充時(shí)間短了，產(chǎn)品密度小，易出現(xiàn)不滿，或 滿了但尺寸小，時(shí)間長(zhǎng)了，則相反，還可能造成頂出困難。填充時(shí)間表達(dá)了熔體的位置跟隨時(shí)間變化而變化，根據(jù)圖片可知熔體到達(dá)兩端的時(shí)間基本為1.562秒。 圖4-3充填時(shí)間 4.4 氣穴 在塑料熔料填充型腔的時(shí)候會(huì)有多股熔料前端包裹空穴或熔料填充至末端由于氣體無(wú)法排除導(dǎo)致填充不完全所產(chǎn)生的現(xiàn)象叫作氣穴。 氣穴的產(chǎn)生主要會(huì)有三種情況，第一種是注塑工藝不當(dāng)、第二種是模具缺陷、第三種就是注塑原料與注塑件的材料需求不符合。 減少氣穴的方法一就是讓塑料高溫度融化，方法二是加入一些酒精，在高溫下利用導(dǎo)流或者沿壁留下的方法就可以減少氣穴。由圖可知該產(chǎn)品僅在兩端處有少量氣穴，并不影響產(chǎn)品外觀面。 圖4-4氣穴 4.5 產(chǎn)品一出二的選擇 通過(guò)實(shí)習(xí)了解到在實(shí)際的加工生產(chǎn)過(guò)程中極少數(shù)的選擇一模多出，一模多出可以提高效率，但同樣的會(huì)帶來(lái)成本的提高以及頂出機(jī)構(gòu)排列不便，不便于模具的拆裝等一系列的問(wèn)題，所以選擇常用的一模兩腔。 選擇一模兩腔作為加工方式有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）可以極大的提升注塑產(chǎn)品的產(chǎn)能； 2）可以降低生產(chǎn)成本； 3）提高生產(chǎn)效率 4）塑件較小，可以順利走膠改善塑件品質(zhì) 5 一模兩腔分析 5.1氣穴 圖5-1是一模兩腔的塑件氣穴分析圖，由圖5-1可知在一抹兩腔時(shí)產(chǎn)品外觀面有少量氣穴不會(huì)影響產(chǎn)品。 圖5-1 一模兩腔氣穴 5.2 總體溫度 溫度分布應(yīng)該均勻，防止引起翹曲，總體溫度不應(yīng)超過(guò)塑料降解溫度。由圖可知產(chǎn)品最高溫度207.8攝氏度最低溫度194.4攝氏度。溫差不超過(guò)20度不會(huì)引起翹曲。 圖5-2 一模兩腔總體溫度 5.3 剪切速率、體積 在一模兩腔的狀態(tài)下產(chǎn)品剪切速率依然無(wú)線趨向于0，由此可知產(chǎn)品不會(huì)發(fā)生降解缺陷。 圖5-3剪切速率和體積 5.4 充填時(shí)間 圖5-4充填時(shí)間 填充時(shí)間表達(dá)了熔體跟隨時(shí)間變化而變化，該零件如圖5-4所示兩端一個(gè)為0.9238s還有一個(gè)為1.232s差距為0.3，效果較為理想。 5.5 熔接線 熔接縫就是融化的塑料在注射機(jī)的壓力下進(jìn)入到型腔中在不同的地方多股塑料沒(méi)有完全的融合在一起導(dǎo)致產(chǎn)生的縫隙，熔接縫所在的地方塑件強(qiáng)度很差容易斷裂,通過(guò)降低鎖模力，方便排氣?？梢詼p少熔接縫的產(chǎn)生注射壓力不應(yīng)該過(guò)高過(guò)快，由圖可知該零件只有一條熔接線，且位置處于內(nèi)孔處不易斷裂。 圖5-5一模兩腔溶接線 5.6 鎖模力 模具的鎖模力是指在注射的時(shí)侯為克服型腔體內(nèi)熔體對(duì)模具所產(chǎn)生的漲力，而通過(guò)注射機(jī)施加給模具的力被稱(chēng)為鎖緊力 。當(dāng)融化的塑料以很高的高壓注入時(shí)會(huì)相應(yīng)的產(chǎn)生一個(gè)撐開(kāi)模具的力量。因此注塑機(jī)的鎖模部件必須提供足夠的"鎖模力"來(lái)保證模具不會(huì)被該力量撐開(kāi)。 A.鎖模力計(jì)算： 撐模的力量=成品的開(kāi)關(guān)模方向的投影面積×模穴數(shù)×模內(nèi)壓力 B.怎樣選擇合適的注塑機(jī) ：1MPa=9.8kg/cm2 5.7 注射位置壓力xy圖 XY圖是一個(gè)以時(shí)間為橫坐標(biāo)壓力位縱坐標(biāo)的圖，可以觀察伴隨著時(shí)間的改變塑件的壓力的改變數(shù)值。該塑件在最高點(diǎn)是接近40Mpa。 圖5-6注射位置壓力xy圖 6 分析報(bào)告 6.1 注射機(jī)要求 最大壓力: 180.0000 MPa 螺桿增強(qiáng)比率: 10.0000 注塑機(jī)響應(yīng)時(shí)間: 0.010 s 注塑機(jī)最大鎖模力: 7000.2198 tonne 6.2 溫度 熔體溫度: 220.0000 C 模具型腔側(cè)溫度: 50.0000 C 模具型芯側(cè)溫度: 50.0000 C 6.3 注射設(shè)置 注射控制方法: 注射時(shí)間 注射時(shí)間: 1.4040 s 名義流動(dòng)速率: 22.2656 cm^3/s 保壓壓力曲線 持續(xù)時(shí)間 壓力(s) (MPa) 0.0000 24.7908 10.0000 24.7908 冷卻時(shí)間: 20.0000 s 6.4 流動(dòng)結(jié)果 6.4.1 單個(gè)零件流動(dòng)分析 零件和冷流道的總體積: 31.2599 cm^3 切換壓力: 30.9885 MPa 6.4.2 一模兩腔零件流動(dòng)分析 零件和冷流道總體積: 64.6734 cm^3 切換壓力: 42.2043 MPa 6.5 冷卻回路壓力 方案一如圖6-1所示為水管直徑10，水管與零件件距離25，管道數(shù)量5，管道中心間距30， 零件之外的距離為120的一模兩腔回路壓力分析圖。 圖6-1冷卻回路壓力 方案二圖6-2為水管直徑15，水管與零件件距離15，管道數(shù)量6，管道中心間距25，零件之外的距離120的，一模兩腔冷卻回路壓力圖。 圖6-2冷卻回路壓力 方案一回路壓力最大為7.39kpa方案二最大回路壓力為3.098kpa方案二的回路壓力遠(yuǎn)低于方案一，方案二的效果較好。 6.6 回路熱去除效率 方案一圖6-3為水管直徑10，水管與零件件距離25，管道數(shù)量5，管道中心間距30，零件之外的距離120，的回路熱去除效率圖。 圖6-3回路熱去除效率 方案二圖6-4為水管直徑15，水管與零件件距離15，管道數(shù)量6，管道中心間距25，零件之外的距離120的回路熱去除效率圖。 圖6-4回路熱去除效率 根據(jù)方案一和方案二的圖片對(duì)比在方案一中產(chǎn)品熱去除效率并沒(méi)有方案二的效果優(yōu)異。 6.7 冷卻分析報(bào)告 6.7.1 冷卻 網(wǎng)格類(lèi)型 = 雙層面 節(jié)點(diǎn)數(shù) = 4680 柱體單元數(shù) = 319 三角形單元數(shù) = 8744 四面體單元數(shù) = 0 計(jì)算幾何體影響的方法 = 理想 冷卻分析類(lèi)型 = 手工 零件單元總數(shù) = 8847 流道單元總數(shù) = 103 模具單元總數(shù) = 564 回路單元總數(shù) = 216 零件末端的坐標(biāo): X Y Z 最大值 239.99999 mm 160.00000 mm 60.00000 mm 最小值 -0.00000 mm -0.54223 mm 30.00000 mm 取向 479.99999 mm 320.54222 mm 90.00000 mm 模具末端的坐標(biāo): X Y Z 中心 120.00000 mm 79.72889 mm 45.00000 mm 右角 600.00002 mm 559.72892 mm 525.00004 mm 左角 -360.00001 mm -400.27115 mm -435.00003 mm 入口 流動(dòng)速率 雷諾數(shù) 壓力降 泵送 節(jié)點(diǎn) 進(jìn)/出 范圍 超 功率超過(guò) 回路 回路 (lit/min) (MPa) (kW) 31169 4.23 10000.0 - 10000.0 0.0075 5.298E-004 31278 4.23 10000.0 - 10000.0 0.0075 5.298E-004 6.7.2 冷卻液 入口 冷卻液溫度 冷卻液溫度升高 熱量排除 節(jié)點(diǎn) 范圍 通過(guò)回路 通過(guò)回路 31169 25.0 - 26.2 1.2 C 0.359 kW 31278 25.0 - 26.2 1.2 C 0.344 kW 6.7.2 型腔溫度結(jié)果 零件表面溫度 - 最大值 = 45.4026 C 零件表面溫度 - 最小值 = 35.2150 C 零件表面溫度 - 平均值 = 41.4405 C 型腔表面溫度 - 最大值 = 41.3734 C 型腔表面溫度 - 最小值 = 30.9813 C 型腔表面溫度 - 平均值 = 37.0332 C 平均模具外部溫度 = 26.0817 C 通過(guò)外邊界的熱量排除 = 0.0598 kW 周期時(shí)間 = 35.0000 s 最高溫度 = 200.0000 C 最低溫度 = 25.0000 C 6.8 最終分析結(jié)果 澆口位置選擇在澆口分析的位置，使得充填到兩端的時(shí)間機(jī)泵相同。零件表面最大溫度45,4026 C最小溫度35.215 溫差較小不易產(chǎn)生扭曲變形。 冷卻方案選擇：方案二水管直徑15水管與零件件距離15 管道數(shù)量6 管道中心間距25 零件之外的距離120。 這一套方案可以使得模具冷卻效率更高更快，以此來(lái)提升生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)模具的使用壽命，降低成本。 總 結(jié) 在大學(xué)的學(xué)習(xí)生涯中，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)，是我們正式步入社會(huì)參加工作前的一次考校，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們?nèi)暌詠?lái)學(xué)習(xí)的總結(jié)與提高。 通過(guò)模流分析軟件對(duì)零件的最佳澆口位置進(jìn)行了確定，為模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考。通過(guò)冷卻分析可以發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)布置是否合理，以及冷卻效果的優(yōu)劣，對(duì)流道系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)進(jìn)行合理的選擇與優(yōu)化?？梢源_定注射壓力、鎖模力、冷卻回路壓力、熔體溫度、保壓時(shí)間等，以獲得的最優(yōu)的注塑產(chǎn)品。在實(shí)際生產(chǎn)中還可以將冷卻液溫度輸入到軟件中進(jìn)行冷卻效果分析。因?yàn)槌醮谓佑|模流分析軟件，對(duì)注塑的工藝的了解也不是十分充足，有許多的方面做得不足。這就要求我在之后的工作過(guò)程中不斷地學(xué)習(xí)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)兩月，從最初的無(wú)從下手，到慢慢進(jìn)入狀態(tài)，再到完成，回想這段時(shí)間的整個(gè)過(guò)程很難用言語(yǔ)形容，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我擁有了無(wú)數(shù)難忘的回憶與收獲，讓我學(xué)到了新知識(shí)，也讓我明白畢業(yè)后仍要不斷的充實(shí)自己。腳踏實(shí)地的學(xué)習(xí)態(tài)度是我這兩個(gè)月來(lái)最大的收獲。 致 謝 三年的學(xué)習(xí)生涯就這樣要結(jié)束了，心中有許多的話想說(shuō)但有不知從何說(shuō)起。 首先要感謝我的指導(dǎo)老師周曉剛老師。做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候遇到了許多的問(wèn)題，在老師幫助下一一的解決了，從論文前的開(kāi)題報(bào)告到任務(wù)書(shū)再到論文后期的格式調(diào)整周老師都給了我許多的建議和意見(jiàn)，即使下班后老師也利用自己的私人時(shí)間為我指導(dǎo)畢業(yè)論文，在此向老師致以最真摯的謝意。 其次要感謝三年中教導(dǎo)過(guò)我的每一位老師，感謝你們這三年來(lái)的教誨。 同時(shí)也要感謝和我一起度過(guò)這三年的同學(xué)們，你們是我三年的學(xué)習(xí)生涯中不可或缺的一部分，為我留下了無(wú)數(shù)美好的回憶。祝愿即將和我一起走向社會(huì)的同學(xué)們找到心儀的工作，完成自己最初的夢(mèng)想，永不言棄。 附 錄 附錄A產(chǎn)品效果圖 參考文獻(xiàn) [1] 劉瓊. 塑料注塑Moldflow實(shí)用教程 . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008． [2] 謝鵬程. 高分子材料成型CAE理論及應(yīng)用. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010. 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