V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

ВВЕДЕНИЕ

Программные продукты для моделирования литья пластмасс с использованием численных методов (компьютерный анализ) получили широкое распространение в качестве инструмента при решении практических задач инструментального и литьевого производства. Компьютерный анализ позволяет еще до изготовления пресс-формы оценить влияние конструкции литьевого изделия и пресс-формы, а также характеристик литьевого оборудования на особенности технологического поведения полимерного материала, спрогнозировать и предотвратить возникновение проблем, связанных с появлением дефектов изделий, длительностью цикла литья и др. Он может применяться для выявления причин и нахождения способов устранения брака при литье, если, например, на этапе подготовки производства моделирование процесса не проводилось. Моделирование процесса литья помогает выявить и устранить еще на стадии проектирования проблемы, связанные с особенностями конструкции детали и пресс-формы, технологического и эксплуатационного поведения полимерного материала и возможностями литьевого оборудования. Для этого имеется широкий выбор специализированных программных продуктов, использующих различные подходы и алгоритмы. Многообразие методов создает проблемы оптимального выбора и применения программного продукта.

Однако пока не существует методов, позволяющих автоматически найти оптимальное решение конкретной задачи, что обусловлено большим количеством влияющих на результат факторов из-за высокой сложности этого технологического процесса и многообразия конструкций.

Эффективность полученного в ходе компьютерного анализа решения напрямую зависит от учета особенностей методов моделирования процесса, условий выполнения расчетов и функциональных возможностей программного продукта.[1]

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ РАСПЛАВА ПОЛИМЕРОВ (обзор литературы)

   1. Анализ течения расплавов полимеров. Типы моделей

Литье термопластичных материалов является сложным многостадийным процессом. Для получения корректных оценок процесса необходимо учитывать особенности применяемых моделей. В понятие модели входит не только геометрическая модель изделия и пресс-формы, но и весь набор представлений о технологическом процессе, литьевом оборудовании и полимерном материале, используемых при расчете.

Для моделирования процесса литья термопластов применяются фундаментальные законы механики и термодинамики: сохранения массы, количества движения и энергии. К этим законам добавляется ряд уравнений, описывающих свойства полимерного материала, условия процесса и др. Точные решения полученной системы уравнений существуют только для отдельных предельно упрощенных задач. В остальных случаях для ее приближенного решения используют численные методы.

За время развития моделирования литья пластмасс было разработано несколько подходов (рис.1.1), применяющих различные типы моделей процесса, моделей отливки, алгоритмов расчета и способов вывода результатов. Каждый из подходов связан с определенным набором методов диагностики и устранения дефектов в модели отливки. Эти походы или технологии анализа во многом определяют функциональные возможности, трудоемкость и ограничения моделирования, что необходимо учитывать при выборе программного продукта.[2]

1.  

   1. 2D-анализ

К середине 1970-х годов был разработан метод моделирования одномерного течения полимерного расплава на стадии впрыска с использованием концепции «потока». Предполагается, что потоки в литьевой полости начинаются от места впуска и заканчиваются в тех местах, где прекращается движение фронта расплава. Путь течения вдоль потока разбивается на сегменты. Потоки могут иметь общие сегменты, т.е. могут разветвляться. Начальная часть потока в полости, где происходит увеличение периметра фронта расплава, моделируется радиальным течением (рис. 1.2). Радиальное растекание может моделироваться как одномерное благодаря симметричности задачи. Для остальных частей потоков в полости используются прямоугольные сегменты, при этом толщина сегментов соответствует фактической толщине полости. Для моделирования течения в необогреваемых литниковых каналах применяются также сегменты круглого сечения, а в обогреваемых – круглого и кольцевого сечения. Данный подход получил название 2D-анализа видимо потому, что первоначально определение потоков производилось на развертках изделий.

Рис. 1.2 Виды одномерного течения, применяемые в 2D-анализе впрыска1 – течение в канале круглого сечения, 2 – течение в кольцевом канале, 3 – течение в канале прямоугольного сечения, 4 и 5 – радиальное течение

Несмотря на значительное упрощение геометрии литьевой полости, 2D-анализ позволяет выполнять инженерные оценки процесса литья термопластов на основе расчета потерь давления при впрыске, температуры расплава, напряжений сдвига, времени охлаждения и т.д. Особенностью этого подхода является быстрое решение оптимизационных задач. К ним относится оптимизация скорости впрыска и балансировка потоков, причем может выполняться не только балансировка литниковой системы, но и балансировка толщины отдельных областей полости. К недостаткам 2D-анализа, по крайней мере, в том варианте, в котором он был реализован в программных продуктах, относятся его «нечувствительность» к некоторым явлениям, оказывающим большое влияние на процесс литья термопластов, например, к так называемому эффекту задержки или «замедленного течения» расплава. «Эффект задержки» приводит к недоливу в тонких боковых каналах. Моделирование уплотнения на основе одномерного течения также связано с проблемами, т.к. направления течения расплава в полости могут изменяться в конце заполнения и на стадии уплотнения.

2D-анализ активно использовался на практике до середины 1990-х годов. Хотя к настоящему времени данный подход во многом потерял свое значение в качестве самостоятельного метода анализа, он применяется для решения задач автоматической оптимизации в сочетании с подходами более высокого уровня.[2]

1.  

   1. 2.5D-анализ

Метод моделирования двухмерного течения расплава на сетке, построенной из треугольных или четырехугольных элементов по «средней линии» («средней поверхности») был разработан к середине 1980-х годов. В наиболее распространенном варианте данного подхода используется комбинированный численный расчет на основе метода конечных элементов для движения фронта расплава и давления в сочетании с методом конечных разностей для распределения температуры по сечению литьевой полости.

Предполагается, что в каждой точке полости давление в направлении толщины одинаково, т.е. нет течения в направлении толщины, и расплав движется параллельными слоями. Давление на фронте потока считается равным нулю. Обычно предполагается, что конвективный перенос осуществляется только в направлениях течения расплава, а кондуктивный - только в направлении толщины литьевой полости. Последнее означает игнорирование так называемых краевых эффектов, связанных с охлаждением за счет теплопроводности торцевых стенок изделия и стенок, которые контактируют со знаками, оформляющими отверстия.

Каждый элемент сетки в этом методе автоматически разбивается на заданное количество слоев в направлении толщины полости (рис. 1.3), причем число слоев оказывает влияние на результаты расчета. Обычно при симметричных условиях охлаждения применяется 6-10 слоев для половины толщины элемента.[2]

Рис. 1.3 «Структура» элемента сетки в 2.5D-анализе для половины толщины полости

1 – слои в литьевой полости, 2 – «средняя линия» полости, 3 – пресс-форма

Подобный метод моделирования процесса литья первоначально называли 3D-анализом, подчеркивая тем самым, что он используется для анализа трехмерных геометрических объектов. После разработки методов моделирования трехмерного течения, его стали называть 2.5D-анализом или моделью Хеле-Шоу (Hele-Shaw) в честь английского ученого, предложившего модель послойного течения для описания течения воды еще в конце 19-го века.[3]

Течение в литниковых каналах в 2.5D-анализе обычно моделируется как одномерное течение в канале круглого сечения. Для литников с другими формами постоянного сечения применяется так называемый эквивалентный или гидравлический диаметр канала, равный 4S/П, где S –площадь поперечного сечения канала, П – его периметр. Предполагается, что потери давления при течении расплава в канале с произвольным сечением равны потерям давления в канале круглого сечения с эквивалентным диаметром при той же скорости течения

Достоинством 2.5D-анализа является использование сеток, содержащих сравнительно небольшое число элементов, что существенно сокращает время выполнения расчетов. Кроме того, толщина литьевой полости в данном подходе является параметром элементов сетки, который можно изменить по ходу моделирования, не меняя геометрии сетки.

2.5D-анализ имеет ряд существенных недостатков, самым важным из которых является высокая трудоемкость подготовки сетки для изделий сложной конфигурации. При автоматическом построении «средней линии» на основе твердотельных моделей обычно возникают локальные искажения и дефекты сетки в областях, где происходят изменения толщины, присутствуют несквозные отверстия, скругления или сложные рельефные поверхности. Доработка сетки может потребовать длительного времени. Задача подготовки модели изделия упрощается при использовании метода 2.5D-анализа для поверхностной сетки. Данный подход был разработан компанией Moldflow в конце 1990-х годов и получил широкое применение под названием «Dual Domain» в программных продуктах этой компании. Для моделирования течения по этому методу вначале выполняется автоматический поиск «спаренных» сеток, построенных на противоположных стенках литьевой полости, а также сеток, соответствующих торцевым участкам. Автоматически определяется расстояние между «спаренными» сетками, которое равно толщине области литьевой полости. Для потоков расплава, движущихся по «спаренным» сеткам, выполняется синхронизация положения фронта расплава (рис. 1.4): при достижении расплавом каждого узла сетки, одновременно считается «заполненным» «спаренный» узел на противоположной стенке. Также выполняется синхронизация узлов впрыска и давления расплава. Для заданного места впуска ближайший узел, принадлежащий «спаренной» сетке, также становится узлом впрыска. Для каждого из потоков используется модель Хеле-Шоу. В данном подходе расплав движется и по торцевым участкам сетки. Чтобы это течение не искажало общей картины растекания, для элементов сетки на этих участках задается меньшая толщина, чем толщина полости, например толщина, равная 75% от толщины полости. При выводе результатов автоматически учитывается, что объем сетки, участвующей в таком расчете, примерно в два раза превышает объем полости.

Рис. 1.4 2.5D-анализ с использованием поверхностной сетки

Черные точки - синхронизированные узлы впрыска

В некоторых областях модели литьевой полости, а также для многих моделей толстостенных изделий алгоритм поиска «спаренных» сеток не работает, и процедура синхронизации не применяется. Моделирование течения в этом случае может быть выполнено без синхронизации, что вносит искажения в картину течения расплава и другие результаты анализа. Проблема автоматического определения «спаренных» сеток и толщины ограничивает использование рассматриваемого метода. К недостаткам этого подхода можно отнести и увеличение более чем в 2 раза количества элементов сетки по сравнению с анализом по «средней линии», что имеет существенное значение для больших моделей.

Большинство литьевых изделий можно отнести к так называемым оболочкам, т.к. они имеют небольшую по сравнению с габаритными размерами толщину. Поэтому модель послойного течения соответствует физической картине процесса течения на большей части изделия. Она в частности позволяет рассчитать молекулярную ориентацию полимера при сдвиговом течении, которая зависит не только от направления течения. Радиальное растекание является причиной ориентации макромолекул перпендикулярно направлению движения фронта расплава. Но даже в «оболочках» можно выделить области изделия, в которых очевидно присутствует трехмерное течение. К таким областям можно отнести (рис. 1.5) области впуска, перепадов толщин, разветвлений потока, заполнения углов, образования спаев и др. Трехмерным является течение расплава на фронте потока, называемое фонтанным течением. Ошибка расчета процесса, обусловленная игнорированием течения в третьем направлении, зависит от особенностей задачи. Ошибка моделирования растекания расплава в полости особенно велика для толстостенных изделий сложной конструкции.[2]

Рис.1.5 Схема течения расплава в литьевой полости

1 – растекание на впуске, 2 – фонтанное течение на фронте потока, 3 – течение в области перепада толщин, 4 – разветвление потока на ребре, 5 – заполнение углов, 6 - радиальное растекание, 7 – профиль линейной скорости в области сдвигового течения, 8 – впускной литник

1.  

   1. 3D-анализ

К концу 1990-х годов были разработаны методы моделирования трехмерного течения полимерного расплава при литье термопластичных материалов. Данный подход вначале называли «истинным» 3D-анализом (true 3D) или «полным» 3D-анализом (full 3D), а позже просто 3D-анализом (3D). Для получения решения в этом подходе применяются методы конечных элементов, конечных объемов и другие методы численного анализа на сетках, построенных из объемных элементов: тетраэдров, гексаэдров, пирамид и прочих.

3D-анализ принципиально позволяет учесть «эффекты», связанные с трехмерным течением расплава, однако это обусловлено комплексом проблем. Одной из основных проблем данного подхода является необходимость применения сеток, содержащих очень большое количество элементов. Расчет таких сеток с использованием обычных компьютерных систем требует длительного времени, и может занимать тысячи часов. По этой причине в настоящее время предпочитают использовать «грубые» сетки со сравнительно небольшим количеством элементов. Это повышает ошибку расчета, но уменьшает время, необходимо для анализа. Разработаны методы оптимизации сетки с точки зрения точности прогнозирования и времени расчета. Часто применяется комбинированная сетка, содержащая два внешних слоя элементов в форме призм и внутреннюю часть, построенную из тетраэдров. Такая сетка позволяет более точно учесть влияние диссипации тепла в расплаве на стадии впрыска, связанной с высокими скоростями сдвига при сравнительно небольшом общем количестве элементов.[1]

2. Экспериментальная ЧАСТЬ 2.1. Сущность проведения анализа в среде Moldflow.

Компьютерный анализ осуществляется в целях выявления технологических особенностей поведения термопластичного материала и принятия обоснованных инженерных решений при проектировании детали, пресс-формы и технологического процесса литья.

Компьютерный анализ выполняется на конечно-элементной модели детали по «средней линии». Модель для анализа может быть получена путем преобразования CAD-модели или построена специально для анализа средствами программы Moldflow.

Инженерные решения, принимаемые в ходе анализа, должны быть направлены на снижение себестоимости изготовления детали.

Компьютерный анализ проводится для:

• вновь проектируемых деталей;

• вновь проектируемых пресс-форм;

• выявления причин брака литьевых деталей;

• оптимизации технологического процесса с целью снижения себестоимости производства.

Компьютерный анализ вновь проектируемых деталей проводится в следующих случаях:

• на этапе эскизного проектирования детали (на упрощенной модели детали);

• в процессе проектирования детали;

• в процессе технологического контроля конструкторской документации;

• при экспертизе готовой конструкторской документации.

При проведении компьютерного анализа вновь проектируемых деталей решаются следующие задачи:

а) оценка возможности заполнения детали расплавом (проливаемость);

б) определение оптимального расположения впусков;

в) оптимизация толщин изделия и оценка возможности снижения толщины изделия;

г) выбор материала изделия по технологическим характеристикам материала;

д) прогнозирование положения и качества спаев;

е) прогнозирование возможных дефектов деталей и поиск способов их устранения;

ж) расчет распределения линейных усадок;

з) общая оценка технологичности изделия;

Процедура компьютерного анализа вновь проектируемых деталей заключается в следующем: в начале проводится анализ исходной конструкции детали; при выявлении возможных дефектов эксперт по компьютерному анализу совместно с конструктором детали осуществляет поиск технических решений, направленных на их устранение.

Компьютерный анализ вновь проектируемых пресс-форм проводится в следующих случаях:

• после разработки общего вида пресс-формы;

• при экспертизе готовой конструкторской документации на пресс-форму.

При проведении компьютерного анализа вновь проектируемых пресс-форм могут решаться следующие задачи:

а) оценка возможности заполнения детали расплавом (проливаемость);

б) определение оптимального расположения впусков;

в) прогнозирование положения и качества спаев;

г) прогнозирование положения воздушных ловушек;

д) прогнозирование возможных дефектов деталей и поиск способов их устранения;

е) оптимизация числа гнезд;

ж) оптимизация конструкции литниковой системы;

з) оптимизация конструкции системы охлаждения;

и) выбор литьевой машины;

к) расчет технологического режима литья детали;

Процедура компьютерного анализа вновь проектируемых пресс-форм заключается в следующем: в начале проводится анализ исходной конструкции пресс-формы; при выявлении ошибок в проектировании литниковой системы и системы охлаждения пресс-формы эксперт по компьютерному анализу совместно с конструктором пресс-формы осуществляет поиск технических решений, направленных на их устранение. Если в ходе анализы выявляются недостатки конструкции детали, осуществляется поиск технических решений, направленных на устранение этих недостатков.

Компьютерный анализ причин брака проводится в случае выявлении брака при испытаниях пресс-формы или в процессе производства деталей. Основной целью при этом является выявление причин брака и осуществление поиска способов их устранения. Анализ может проводиться для следующих видов брака литьевых деталей:

а) недолив;

б) облой;

в) коробление, растрескивание, нестабильность размеров в процессе хранения и эксплуатации;

г) низкое качество спаев (холодный спай, видимая линия спая);

д) струйное заполнение, матовые пятна, мутность в области впуска;

е) серебристость;

ж) подгары;

з) утяжки (усадочные раковины), пузыри, «грампластинка» или «годичные кольца»;

и) следы от выталкивателей;

к) воздушные ловушки;

л) неравномерный блеск.

Перед выполнением анализа причин брака проводится экспертиза условий производства детали (паспорт партии материала, условия подготовки материала, состояние и условия эксплуатации литьевой машины, технологический процесс, фактический технологический режим). В процессе компьютерного анализа определяются причины брака и пути его устранения. Эксперт участвует в отработке технологического процесса по результатам анализа.[6]

Последовательность проведения компьютерного анализа в системе подготовки производства

На рис.2.1 показан пример схемы конструирования литьевого изделия и пресс-формы с использованием программного продукта MPI/Flow.

Компьютерный анализ целесообразно начинать на этапе эскизного проектирования изделия (если, конечно, такая возможность существует). Здесь можно использовать очень упрощенную модель изделия. Быстрый анализ проливаемости (в 3D или 2D) поможет определить оптимальную толщину изделия, подобрать материал по технологическим характеристикам и оценить возможные проблемы.

После разработки детальной конструкции изделия можно приступить к подготовке основной CAE-модели изделия. На этом этапе в анализе впрыска необходимо определиться с местами впрыска (при необходимости обсудить возможные места впрыска с конструктором пресс-формы), оптимизировать конструкцию изделия и найти оптимальный технологический режим впрыска для изделия без литника. По результатам анализа в конструкцию изделия должны быть внесены согласованные с конструктором изменения. Эти изменения обычно не требуют серьезной переработки конструкции изделия, а касаются отдельных элементов конструк­ции: локальное изменение толщины, введение ребер и др. На данном этапе необходимо определиться, какой тип литниковой системы (холодноканальная, горячеканальная, смешанная) использовать. При применении горячеканальных литников толщина изделия может быть существенно меньше, что позволит изготовителю изделия быстрее окупить дополнительные затраты на горячий канал. Можно также оценить возможное число гнезд в пресс-форме.

После определения конструктором пресс-формы основных размеров литниковой системы или разработки общего вида пресс-формы строится модель литниковой системы и проводится последовательно анализ впры­ска для изделия с литником и анализ выдержки под давлением. На этих этапах работы оптимизируются размеры литниковой системы, находится оптимальный технологический режим впрыска для изделия с литником. В анализе выдержки под давлением на основе расчета объемной усадки и утяжек размеры литниковой системы могут быть скорректированы. Здесь также определяется оптимальный технологический режим выдержки под давлением. Все изменения в конструкции должны быть согласованы с конструктором пресс-формы.

Анализ Moldflow может эффективно использоваться и в том случае, если проектирование ведется без компьютерных технологий.

Если предприятие покупает готовую документацию на изделие, анализ целесообразно провести перед приемкой документации (компьютерный анализ выполняет часть функций технологического контроля).

Действует общий принцип: чем раньше проводится анализ, тем меньше стоимость изменений, которые необходимо внести в конструкцию.

Для повышения эффективности компьютерного анализа рекомендуется организовать тесное взаимодействие специалиста, проводящего анализ, со всеми главными участниками процесса подготовки производства:

• конструктором изделия;

• конструктором пресс-формы;

• инструментальным производством;

• литьевым производством.

Необходимо учитывать, что компьютерный анализ выполняет свои собственные (технологические) задачи, не заменяя работу конструктора изделия и пресс-формы.[6]

Рис.2.1. Схема конструирования с использованием Moldflow.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ, ИХ ОБРАБОТКА И ОБСУЖДЕНИЕ

Определить оптимальную точку впрыска расплава в изделие «Адаптер». Для производства данного изделия используется полипропилен марки 01030 ТУ 2211-015-00203521-99. Данной марки в базе MoldFlow нет, поэтому для анализа используем аналогичный по свойствам полипропилен марки PolyPro MA3 производства фирмы Mitsubishi Chemical.

Из литературных источников известно[9,12,13], что прочность изделия в месте впрыска расплава имеет более низкие физико-механические показатели, чем само изделие и это надо учитывать. В связи с этим необходимо определить оптимальное место впрыска.

Анализируя конструкцию изделия видно, что впрыск можно проводить в три места (рис. 3.1).

№1 №2 №3

Рис. 3.1 Варианты впрыска материала в изделие «Адаптер»

1. Впрыск в верхнюю часть изделия по схеме №1.

При этом способе подвода материала можно выделить следующие достоинства:

- впрыск материала в толстую часть изделия

- простота с точки зрения конструкции

- данная часть изделия не подвергается большим нагрузкам

Недостатки данного способа:

- длинный путь течения расплава от места впрыска до самой отдаленной точки формующей полости

2. Впрыск в «середину» по схеме №2.

Достоинства:

- минимальный путь течения расплава до отдаленных точек формующей полости, что обеспечивает лучшую равномерность заполнения формы материалом.

Недостатки:

- впрыск идет в часть детали, которая будет сопрягаться с другой поверхностью и подвергаться действию механических нагрузок.

3. Впрыск по схеме №3.

Недостатки:

- длинный путь течения расплава

- сопрягаемые поверхности, подверженность воздействию механических нагрузок

3.1. Анализ безлитниковой модели

Анализ проводился при равномерном охлаждении, температура матрицы равнялась температуре пуансона.

На первом этапе был проведен анализ проливаемости изделия на безлитниковых моделях. На рисунках 3.2, 3.3 и 3.4 изображена картина проливаемости изделия по различным схемам заполнения, а так же время, за которое это заполнение происходит.

Рис. 3.2 Проливаемость изделия по схеме заполнения №1

Рис. 3.3 Проливаемость изделия по схеме заполнения №2

Рис. 3.4 Проливаемость изделия по схеме заполнения №3

На данных изображениях видно, что при любых способах впрыска материала в изделие наблюдается довольно стабильная картина заполнения.

Затем проанализировали коробление изделия на безлитниковой модели, результаты занесены в табл. 3.1. Рассмотрев результаты анализа на коробление изделия, мы видим, что наиболее лучшие результаты достигаются при заполнении в позицию 2.

Табл. 3.1

Результаты анализа безлитниковой модели на коробление

Схема заполнения	Время заполнения, с	Время застывания, с	Коробление, мм
			Ось Х	Ось У	Ось Z	Общее
1	2.087	87.17	0.1812	0.4574	0.4623	0.4803
2	2.192	87.66	0.1702	0.4522	0.4567	0.4802
3	2.089	86.92	0.1714	0.4524	0.4540	0.4795

Изменение технологических параметров (температура, давление впрыска) картину заполнения изделия расплавом не меняют, а в некоторых случаях изменение разности температур матрицы и пуансона могут привести к увеличению коробления изделия.[11]

По результатам, сведенных в таблице 1, заметим, что мы рекомендуем впрыск по схеме №2, т.к. коробление по оси У (которая отвечает за стабильность изделия в ширине(диаметре)) будет меньше, также время застывания больше, что гарантирует меньшее коробление по сравнению с другими вариантами впрыска.

Далее была рассмотрена ориентация макромолекул в полутолщине изделия – рисунки 3.5, 3.6, 3.7.

Рис. 3.5. Ориентация макромолекул по схеме заполнения №1

Рис. 3.6. Ориентация макромолекул по схеме заполнения №2

Рис. 3.7. Ориентация макромолекул по схеме заполнения №3

Анализирую ориентацию макромолекул в полутолщине изделия, видно, что при заполнении по схемам 1 и 3 наблюдается возникновение зон, в которых возможны образования внутренних напряжений, которые, в свою очередь, могут привести к различным видам брака, такие как коробление и утяжки.

Далее был проведен анализ на предмет образования воздушных ловушек. На рисунках 3.8, 3.9 и 3.10 представлены возможные места образования воздушных ловушек по различным схемам заполнения.

Рис. 3.8. Возможные места образования воздушных ловушек по схеме заполнения №1

Рис. 3.9. Возможные места образования воздушных ловушек по схеме заполнения №2

Рис. 3.10. Возможные места образования воздушных ловушек по схеме заполнения №3

Рассматривая места образования воздушных ловушек можно сделать вывод, что впрыск по схеме 2 оптимален как с точки зрения проливаемости, так и с точки зрения формостабильности.

3.2. Анализ модели с литниковой системой

На втором этапе был проведен анализ модели с литниковой системой.

Была рассчитана геометрия литниковой системы. [14]

Центральный литник: длина L = 70 мм; диаметр на входе d₁ = 4.0 мм, диаметр на выходе d₂ = 7,7 мм; угол конуса α = 3^о

Разводящие каналы трапецеидальной формы: длина L = 40 мм; эквивалентный диаметр d_э = 5.5 мм; (h = 5.225 мм; b = 6.531 мм)

Впускные литники туннельного типа: d_вп = 1 мм

На рисунках 3.11, 3.12 и 3.13 изображена картина проливаемости изделия с литниковой системой по различным схемам заполнения.

Рис. 3.11. Проливаемость изделия с литниковой системой по схеме заполнения №1

Рис. 3.12. Проливаемость изделия с литниковой системой по схеме заполнения №2

Рис. 3.13 Проливаемость изделия с литниковой системой по схеме заполнения №3

Анализ проливаемости показал, что картина заполнения расплавом во всех случаях устойчивая и изделие проливается полностью.

Табл. 3.2.

Результаты анализа модели с литниковой системой на коробление

Схема заполнения	Коробление, мм
	Ось Х	Ось У	Ось Z	Общее
1	0.1826	0.4595	0.4660	0.4728
2	0.1859	0.4576	0.4629	0.4700
3	0.1858	0.4581	0.4623	0.4697

Анализируя коробление вместе с литниковой системой (табл. 3.2.) видно, что впрыск предпочтительнее всего проводить по схеме 2, так как изделие будет более формостабильным. Место впрыска не будет оказывать влияния на механическую прочность грани, в которою происходит впрыск, так как изделие сопрягается с другой поверхностью и прочность в данном случае играет роль.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. С помощью компьютерного анализа была определена оптимальная точка впрыска материала в изделие «Адаптер».

2. Конструкция детали с точки зрения коробления является стабильной.

3. Конструкция литниковой системы с впрыском в среднюю часть изделия приемлема с точки зрения заполнения полости при впрыске, и последующем уплотнении расплава при выдержки под давлением.

4. Реализованна геометрия холодноканальной литьевой системы для изделия «Адаптер» в двухгнездной форме из материала марки PolyPro MA3 производства фирмы Mitsubishi Chemical.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННой литературы

1. Компьютерный анализ литья пластмасс: принципы эффективности. Барвинский И. А., Барвинская И. Е., CADmaster., 2011. № 5. С. 52-60.

2. Барвинский И., Барвинская И. Компьютерный анализ литья: Подходы и модели / Пластикс. 2009 № 3. С. 50-54; № 4. С. 63-66.

3. Катышков Ю.В., Беликов В.В., Варенков В.В. Классификация режимов при моделировании стадии уплотнения процесса литья Пласт. массы. 1992. № 4. С. 32-39

4. Барвинский И.А. Компьютерный анализ литья пластмасс // САПР и графика. 1997. № 10. С. 30-35

5. Габибов И.А., Сагалаев Г.В., Рагимов А.М. «Влияние конструкции литьевых изделий на их свойства». Пласт. массы, 1990, № 9, с. 35-39

6. Барвинский И.А., Барвинская И.Е. Компьютерный анализ литья термопластов. Основы анализа усадки и коробления литьевого изделия. -М.: ООО "Инженерная фирма АБ Универсал", 2007. 250 с.

7. Барвинский И.А., Барвинская И.Е. Компьютерный анализ литья термопластов. Основы анализа впрыска в программных продуктах Part Adviser / Mold Adviser. -М.: ООО "Инженерная фирма АБ Универсал", 2008. 180 с.

8. Англо-русский словарь Молдфлоу: Компьютерный инжиниринг для литья пластмасс под давлением. Саратов, БАС Инжиниринг, 1994. 116 с.

9. Казмер Д.О. Разработка и конструирование литьевых форм. Перевод с англ. под. ред. В.Г. Дувидзона. – СПб.: Профессия, 2011. 464 с.

10. Видгоф Н.Б. Основы конструирования литьевых форм для термопластов. – М.: Машиностроение, 1979. – 264 с.

11. Барвинский И.А., Барвинская И.Е. Литье пластмасс. Справочная информация для конструкторов и технологов, электронная версия chm, 2005

12. Бортников В.Г. Основы технологии переработки пластических масс. Л.: Химия, 1983. – 304 с.

13. Фишер Дж.М. Усадка и коробление отливок из термопластов. СПб.: Профессия, 2009. 424 с

14. Проектирование литьевых и прессовых форм: Метод. Указания к выполнению курсовой работы по курсу «Расчет и конструирование изделий и форм» Владим. гос. ун-т; Сост.: Ю.Т. Панов, А.В, Уткин. Владимир, 1998, 26с.

Код для цитирования: Скопировать