大型透明件注塑成型工艺流程的仿真及优化设计

摘要

近年来大型聚合物产品已广泛运用到工业生产的各个领域中，如汽车工业、航空航天等。但是在注塑成型中，大型聚合物产品的成型行为非常复杂，采用传统的方法易产生较大误差，难以满足产品的要求，也不能很好地指导实践。
　　因此，本文以大型塑料透明件为研究对象，结合 CAE仿真技术，实现了大型透明件注塑工艺流程的仿真及优化。
　　文中利用CAD及Moldflow软件，对注塑过程中大型透明件的填充、流动及翘曲行为进行了仿真。同时基于 Abaqus软件及已设计的模具系统，提出了针对大型透明件的热传导、应力效应的计算机仿真与计算方法，并对大型透明件模具系统的拟实性传热/承载过程进行了仿真。利用以上仿真方法，实现了大型透明件熔体充填行为的数字化描述、模具系统中“塑料透明件-模具表面”之间的热交换效应预测以及“模具预热-注射成型-压缩成型-冷却固化”工艺流程中各个阶段内模具系统中各个部分的承载状态的分析。
　　结合仿真分析结果和实际加工要求，设计了针对浇口位置的选取的优化方案，依据大型透明件在注塑成型过程中的流动、收缩、熔接痕和空穴的响应，进行了浇口位置优化，确定了最佳浇口位置，为以后模具设计提供一定的技术支持；在优化后的浇口位置的基础上，进行注塑成型工艺参数优化设计。试验中以熔体温度、注塑时间、模具温度、保压压力、保压时间为影响因素，以翘曲变形量（mm）为评价指标，利用Moldflow软件和正交试验设计设置试验，并仿真试验，预测出大型透明件翘曲变形情况，再结合极差和方差分析的数学方法，得到最优工艺参数组合及影响权重，并通过仿真验证了优化方法的可靠性和准确性。最后，进行了单因素变动实验，研究了不同工艺参数对塑件翘曲变形的影响。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 注塑成型工艺过程

1.3 国内外发展现状

1.4 课题来源、研究意义和主要研究内容

第2章 注塑成型CAE分析理论研究

2.1 注塑CAE技术的数值仿真理论

2.2 填充流动过程的模型化

2.3 翘曲分析的数学模型

2.4 本章小节

第3章 大型透明件注塑工艺仿真分析

3.1 注塑工艺仿真分析流程

3.2 分析软件与建模软件介绍

3.3 大型透明件分析模型前处理

3.4 大型透明件CAE仿真分析

3.5 本章小结

第4章 大型透明件注塑模具系统的仿真分析

4.1 仿真平台—Abaqus软件

4.2 大型透明件模具系统模型建立

4.3 大型透明件模具系统网格划分

4.4 大型透明件模具系统热交换过程仿真

4.5 大型透明件模具系统承载状态仿真

4.6 本章小结

第5章 大型透明件注塑成型工艺优化设计

5.1 浇口位置优化设计

5.2 工艺参数优化设计

5.3 本章小节

结论与展望

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录