基于ansys%2ffe-safe注塑模具型腔疲劳寿命的分析

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1、IIIIIIlUII111111111IIlY2304913ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScience(MasterofEngineeringScience)FatiguelifeanalysisofinjectionmouldcavitybasedonANSYS／FE．SAFEMasterCandidate：ChenGuojingSupervisor：Prof．ZhangH

2、ongJune2013SchoolofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou，Guangdong，P．R．China，510006摘要注塑成型是批量生产某些形状复杂部件时用到的一种加工方法。在成型过程中注塑模主要受力为型腔内塑料熔体的压力。作为注塑模的重要组成部分，型腔是塑件外表面的成型零件。由于耐腐性及脱模的需要，加上型腔磨损、粘结均发生于零件的表面，疲劳、断裂往往也从表面开始，因而型腔表面质量将直接影响塑件成型质量以及模

3、具寿命。本文首先阐述了模具失效及疲劳强度研究现状，运用注塑模具设计方法及理论，结合塑件形状及型腔设计各项性能参数，设计出注塑模具型腔的基本结构，并以UG为建模工具设计出型腔及整个模具的三维模型。进而在有限元法及疲劳强度的理论基础上建立注塑模具型腔的有限元分析模型。以注塑模具型腔为研究对象，基于有限元分析软件ANSYS，分析模具在工作压力下，型腔的最大变形量及应力状况。通过对各个壁厚不同制品的注塑模具型腔内壁压力的测量，归纳出在一个成型周期内的各时间段型腔内壁压力随注塑时间的变化情况。从而根据已确定的各项注塑参数，以及相似

4、制品(体积和壁厚)的注塑模型腔压力曲线，来估计还在设计阶段的注塑模型腔的压力一时间曲线即疲劳载荷谱。在疲劳分析理论的基础上，按照累积损伤理论和雨流计数方法，计算模具型腔疲劳寿命。结合型腔材料的相关力学性能，运用ANSYS／FE．SAFE软件自带的Seeger材料近似算法生成了分析所需的材料洲曲线。最后以静力分析结果为基础，运用ANSYS／FE．SAFE软件对型腔进行疲劳分析，得出疲劳失效薄弱区，并计算了型腔的疲劳寿命及额定寿命下的疲劳安全系数。对比型腔表面不同粗糙度等级下的分析结果，表明表面粗糙度对注塑模具型腔的疲劳寿命

5、影响很大，且随着粗糙度的增加，型腔的疲劳寿命及疲劳安全系数均有很大降幅。在进行强度计算和疲劳分析后，可根据应力、应变状况及疲劳寿命值，从结构和制造工艺两方面考虑，选用具有适当的强度和韧性匹配的模具，通过适当地热处理与表面处理，进行重新设计和改进，从而减少试验和设计成本，缩短设计周期。关键词：注塑模具型腔ANSYS／FE．SAFE有限元疲劳安全系数疲劳分析广东工业大学工学硕士学位论文AbstractInjectionmoldingisabatchproductionprocessingmethodthatsomecompl

6、icatedshapecomponentsused．Intheformingprocessofinjectionmouldthemainforceinthemoldplasticismeltpressure．Astheimportantpartoftheinjectionmould，mouldcavityistheappearanceformingpartsofplasticsproduct．Duetothedecayresistanceandreleaseneeds，addcavitywear，bondingOCCur

7、Sinthepartsurface，fatigueandfractureoftenbeginfromthesurface，SOthatcavitysurfacequalitywilldirectlyaffectthequalityofplasticpartsandmouldlife．Thispaperfirstlyelaboratesthemouldfailureandfatiguereliabilityresearchsituation，takeuseofinjectionmoulddesignmethodandthe

8、ory，combinedwithplasticpartsshapeandvariousperformanceparametersofcavitydesign，thedesigngivesthebasicstructureofinjectionmouldcavity，useUGformodelingtoolstodes