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摘要模具型芯在注射压力作用下会产生偏移。本文通过有限元分析软件ANSYS对型芯在注射成型过程中产生的变形进行模拟,得出偏移量。为合理确定型芯尺寸提供了理论依据。
关键词型芯 变形 模拟
中图分类号:TP31文献标识码:A
在模具的冷却过程中,变形量将有部分恢复,其恢复程度取决于加工参数,塑料熔体的性能以及注塑件尺寸和形状。由于很难预测变形的恢复程度,将会对模具设计产生较大影响。本文通过有限元分析软件ANSYS对型芯的偏移进行模拟,得出变形量,从而生产出合格制品。型芯的受力可以分为三种情况:在型芯根部受载;在型芯端部附近受载;沿型芯长度方向压力保持一致,下面以沿型芯长度方向压力保持一致为例进行分析。
1 有限元分析
有限元法是利用离散化将无限自由度的连续体力学问题变为有限单元节点参数的计算,是用来分析结构问题的强有力的工具,可以成功的解决各种固体力学的问题,如杆系、板与壳(包括薄板、厚板、简壳、任意壳等)和大变形等问题,不论结构的几何形状和边界条件多么复杂,不论外加载荷和材料性质如何多变,使用有限元均可得到满意的答案。本文应用有限元分析软件ANSYS对型芯变形进行模拟。
1.1 建立有限元模型
1.1.1 进入ANSYS
程序 →Ansys →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run。
1.1.2设置计算类型
选择结构类型。
ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK。
1.1.3选择单元类型
型芯选择为一维杆单元(BEAM)。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →select Beam 2D elastic 3 →OK (back to Element Types window) →Close (the Element Type window)。
1.1.4定义材料参数
输入材料的弹性模量与泊松比。一般常用模具钢的弹性模量E = 200GPa,泊松比 = 0.3。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.0e11, PRXY:0.3 → OK。
1.1.5定义截面
输入圆形或矩形型芯截面的尺寸。假定圆形型芯半径为R =10mm,矩形型芯宽度B = 10mm,高度H = 20mm。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns →分别定义矩形截面、圆截面:矩形截面:ID = 1,B = 10,H = 20 →Apply →圆截面:ID = 2,R = 5 →Apply→OK 。
矩形截面 圆截面
1.1.6生成几何模型
(1)生成特征点
假定型芯长度为50mm。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入两个点的坐标:input:1(0,0),2(50,0)→OK。
(2)生成梁。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →lines →Straight lines →连接两个特征点,1(0,0),2(50,0) →OK。
1.1.7 网格划分
网格划分为5段。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked lines →OK →选择:SECT:1(根据所计算的梁的截面选择编号);Pick Orientation Lines:YES→拾取:→OK→Mesh Tool →Size Controls) lines: Set →Pick All(in Picking Menu) →input NDIV:5 →OK (back to Mesh Tool window) → Mesh →Pick All (in Picking Menu) → Close (the Mesh Tool window)。
1.2加载与求解
1.2.1 施加约束和加载
(1) 在型芯的固定端施加约束。
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Nodes →pick the node at (0,0) → OK → selectUX, UY,UZ,ROTX → OK。
(2) 施加压力。
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure → On Beams →Pick All →VALI:50 → OK。
1.2.2 分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve → (下转第49页)(上接第47页)
Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK。
1.3显示结果
ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape… → selectDef + Undeformed →OK (back to Plot Results window) 。
2 结论
通过以上有限元模拟,对于注射成型过程中型芯的变形,只要根据本文的有限元分析过程,建立实体模型,施加约束与求解,显示结果,就可得出各种类型的型芯变形量,为合理设计模具,生产出合格的制品提供依据。
参考文献
[1]张国瑞.有限元法[M].北京:机械工业出版社,1991:20-35.
[2]嘉木工作室.ANSYS有限元实例分析教程[M].北京:机械工业出版社,2002:35-85.
关键词型芯 变形 模拟
中图分类号:TP31文献标识码:A
在模具的冷却过程中,变形量将有部分恢复,其恢复程度取决于加工参数,塑料熔体的性能以及注塑件尺寸和形状。由于很难预测变形的恢复程度,将会对模具设计产生较大影响。本文通过有限元分析软件ANSYS对型芯的偏移进行模拟,得出变形量,从而生产出合格制品。型芯的受力可以分为三种情况:在型芯根部受载;在型芯端部附近受载;沿型芯长度方向压力保持一致,下面以沿型芯长度方向压力保持一致为例进行分析。
1 有限元分析
有限元法是利用离散化将无限自由度的连续体力学问题变为有限单元节点参数的计算,是用来分析结构问题的强有力的工具,可以成功的解决各种固体力学的问题,如杆系、板与壳(包括薄板、厚板、简壳、任意壳等)和大变形等问题,不论结构的几何形状和边界条件多么复杂,不论外加载荷和材料性质如何多变,使用有限元均可得到满意的答案。本文应用有限元分析软件ANSYS对型芯变形进行模拟。
1.1 建立有限元模型
1.1.1 进入ANSYS
程序 →Ansys →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run。
1.1.2设置计算类型
选择结构类型。
ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural → OK。
1.1.3选择单元类型
型芯选择为一维杆单元(BEAM)。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →select Beam 2D elastic 3 →OK (back to Element Types window) →Close (the Element Type window)。
1.1.4定义材料参数
输入材料的弹性模量与泊松比。一般常用模具钢的弹性模量E = 200GPa,泊松比 = 0.3。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.0e11, PRXY:0.3 → OK。
1.1.5定义截面
输入圆形或矩形型芯截面的尺寸。假定圆形型芯半径为R =10mm,矩形型芯宽度B = 10mm,高度H = 20mm。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns →分别定义矩形截面、圆截面:矩形截面:ID = 1,B = 10,H = 20 →Apply →圆截面:ID = 2,R = 5 →Apply→OK 。
矩形截面 圆截面
1.1.6生成几何模型
(1)生成特征点
假定型芯长度为50mm。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS →依次输入两个点的坐标:input:1(0,0),2(50,0)→OK。
(2)生成梁。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →lines →Straight lines →连接两个特征点,1(0,0),2(50,0) →OK。
1.1.7 网格划分
网格划分为5段。
ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Attributes →Picked lines →OK →选择:SECT:1(根据所计算的梁的截面选择编号);Pick Orientation Lines:YES→拾取:→OK→Mesh Tool →Size Controls) lines: Set →Pick All(in Picking Menu) →input NDIV:5 →OK (back to Mesh Tool window) → Mesh →Pick All (in Picking Menu) → Close (the Mesh Tool window)。
1.2加载与求解
1.2.1 施加约束和加载
(1) 在型芯的固定端施加约束。
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement → On Nodes →pick the node at (0,0) → OK → selectUX, UY,UZ,ROTX → OK。
(2) 施加压力。
ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure → On Beams →Pick All →VALI:50 → OK。
1.2.2 分析计算
ANSYS Main Menu: Solution →Solve → (下转第49页)(上接第47页)
Current LS →OK(to close the solve Current Load Step window) →OK。
1.3显示结果
ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape… → selectDef + Undeformed →OK (back to Plot Results window) 。
2 结论
通过以上有限元模拟,对于注射成型过程中型芯的变形,只要根据本文的有限元分析过程,建立实体模型,施加约束与求解,显示结果,就可得出各种类型的型芯变形量,为合理设计模具,生产出合格的制品提供依据。
参考文献
[1]张国瑞.有限元法[M].北京:机械工业出版社,1991:20-35.
[2]嘉木工作室.ANSYS有限元实例分析教程[M].北京:机械工业出版社,2002:35-85.