張爽華（安徽國防科技職業(yè)學(xué)院，安徽 六安 237011）

基于HSCAE的法蘭澆注系統(tǒng)的有限元分析①

張爽華
（安徽國防科技職業(yè)學(xué)院，安徽 六安 237011）

介紹了基于HSCAE的法蘭澆注系統(tǒng)的有限元分析過程.首先是對產(chǎn)品的網(wǎng)格進(jìn)行劃分，然后對劃分的網(wǎng)格進(jìn)行評價，在此基礎(chǔ)上，確定澆注系統(tǒng)兩種設(shè)計方案.運(yùn)用HSCAE軟件比較這兩種澆注系統(tǒng)方案的優(yōu)劣，最終確定合理的澆注系統(tǒng)方案.

HSCAE；法蘭；澆注系統(tǒng)

0　引言

現(xiàn)有法蘭塑件，對于其模具澆注系統(tǒng)確定較為困難.傳統(tǒng)的模具的澆注系統(tǒng)只能依靠經(jīng)驗來確定，這樣設(shè)計的澆注系統(tǒng)往往難以達(dá)到理想的充填效果，還容易導(dǎo)致成形的塑件出現(xiàn)嚴(yán)重的熔合紋等缺陷，影響產(chǎn)品的表觀質(zhì)量.

現(xiàn)在運(yùn)用HSCAE軟件進(jìn)行模擬分析，可以對模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬，能看到設(shè)計的不同的澆注系統(tǒng)產(chǎn)生的成型效果.

1　網(wǎng)格劃分

導(dǎo)入的產(chǎn)品的網(wǎng)格如圖1所示，該網(wǎng)格的質(zhì)量較差，無法進(jìn)行分析.首先在HSCAE軟件網(wǎng)格管理器中，對此產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單擊“網(wǎng)格”菜單里的“生成網(wǎng)格”命令，網(wǎng)格邊長設(shè)為“4.53mm”經(jīng)過劃分的網(wǎng)格圖形如圖2所示：

圖1　原始圖片

2　網(wǎng)格評價

通過網(wǎng)格評價，可以看出網(wǎng)格質(zhì)量的好壞，單擊“文件”菜單里的“網(wǎng)格”命令，彈出下拉菜單，選擇“網(wǎng)格評價”命令，獲得網(wǎng)格評價的結(jié)果，如圖3所示.

圖2　重新劃分網(wǎng)格后的圖片

圖3　網(wǎng)格評價的結(jié)果

圖4　點澆口澆注系統(tǒng)

由圖可以看出，網(wǎng)格評價的結(jié)果是：孤立元素、零面積單元、自由邊界、相交錯誤、零厚度、長高比、單元配對都通過.網(wǎng)格質(zhì)量達(dá)到分析的要求.

圖5　側(cè)澆口澆注系統(tǒng)

圖6　點澆口充填時間

圖7　側(cè)澆口充填時間

圖8　點澆口熔接痕

圖9　側(cè)澆口熔接痕

3　兩種澆注系統(tǒng)方案參數(shù)設(shè)置

3.1點澆口澆注系統(tǒng)

點澆口設(shè)置為“起始直徑為2mm，終止直徑為5mm，截面為圓形，長度為30mm”，分流道設(shè)置為：“直徑為6mm，長度為180mm，截面為圓形”，主流道設(shè)置為：“起始直徑為6mm，終止直徑為2mm，截面為圓形”如圖4所示：

圖10　采用點澆口的氣穴情況

圖11　采用側(cè)澆口的氣穴情況

圖12　采用點澆口的收縮指數(shù)

圖13　采用側(cè)澆口的收縮指數(shù)

圖14　采用點澆口的壓力場

圖15　采用側(cè)澆口的壓力場

3.2側(cè)澆口澆注系統(tǒng)

側(cè)澆口設(shè)置為“起始為2mm，終止為2mm，截面為圓形，長度為5mm”，分流道設(shè)置為“直徑為4mm，截面為圓形，長度為105mm”如圖5所示

4　澆注系統(tǒng)方案優(yōu)劣的分析比較

4.1充填滿型腔時間比較

如圖6所示，采用點澆口的時間為0.57s，采用側(cè)澆口的時間為0.52s，時間上來看，兩種澆注系統(tǒng)，熔體充填型腔的時間都差不多.

4.2熔接痕的比較

熔接痕是塑件表面的一種線狀痕跡，系由注射中若干股料流在模具中分流匯合，熔體在界面處未完全熔合，彼此不能熔接為一體，造成熔合印跡，影響塑件的外觀質(zhì)量及力學(xué)性能.

通過這兩個圖形，可以看出，采用點澆口的，塑件上熔接痕分布在塑件的外表面上；采用側(cè)澆口的，塑件上熔接痕分布在塑件的內(nèi)側(cè)隔板上.大多數(shù)情況，盡量讓熔接痕位于塑件的內(nèi)側(cè)，這樣不影響塑件的外觀.

4.3氣穴

氣穴也稱作氣泡或氣孔，是在成型制品內(nèi)部所形成的空隙.形成氣穴的原因有：

由于排氣不良等因素造成熔體中的水分或揮發(fā)成分被封閉在成型材料中所形成的氣穴.澆注系統(tǒng)中澆口的設(shè)置對排氣不良有很大影響.

兩種澆口都有氣穴產(chǎn)生，但是采用點澆口的氣穴少一點，采用側(cè)澆口的氣穴多一點.

4.4收縮指數(shù)

塑料的收縮指數(shù)是指塑件在成型溫度下的尺寸與從模具中取出后冷卻至室溫后尺寸之差的百分比.收縮指數(shù)反映的是塑件從模具中取出冷卻后尺寸縮減的程度.圖12為采用點澆口的塑件收縮指數(shù)為-0.02，收縮主要集中在內(nèi)部隔板地方.如圖13采用側(cè)澆口的塑件收縮指數(shù)為-0.02，整個塑件收縮程度差不多.

4.5壓力場

壓力場表明在熔體充填型腔時壓力的變化.如圖14對于點澆口，最大處壓力為112MPa，最小處壓力為81.35MPa.如圖15對于側(cè)澆口，最大處壓力為137MPa，最小處壓力為91.96MPa

注射壓力由注射機(jī)提供，只要注射機(jī)噸位能夠滿足要求，基本熔體充填型腔所需要的壓力都能夠滿足要求.

5　結(jié)語

綜合以上兩種方案，選擇第一種方案較好.運(yùn)用HSCAE軟件幫助分析澆注系統(tǒng)的方案，提高了設(shè)計的效率，并且使得模具的設(shè)計更為合理.

Finite Element Analysis of the Flange Pouring System Based on HSCAE

ZHANG Shuang-hua
（Anhui Vocational College of Defense Technology，Liuan 237011，China）

The finite element analysis of the flange pouring system was introduced based on HSCAE.The mesh of the product was divided first，and then the division of the grid was evaluated on the basis of the two design schemes of the pouring system.The advantages and disadvantages of these two kinds of pouring system were compared using HSCAE software.The reasonable pouring system scheme was determined finally.

HSCAE；flange；pouring system

TG245

A

1008-1402（2015）06-0899-03

2015-10-20

安徽省質(zhì)量工程項目（2014zjjh069）；安徽職業(yè)與成人教育學(xué)會2014年度教育科研規(guī)劃課題（DCB14002）；安徽省高校自然研究項目（KJ2015A392）.

張爽華（1981-），男，安徽廬江人，講師，碩士，安徽國防科技職業(yè)學(xué)院機(jī)械系教師，主要從事塑性成型方面研究及教學(xué).