大型透明塑料件注塑成型工艺参数优化

摘要

注塑成型具有成型速度快，自动化程度高，并且能够成型尺寸精确高、形状复杂的塑料制品等优点，再结合塑料制品质量轻、价格低廉且具有良好的机械性能的特点，塑料制品已广泛应用于家电、信息产业、汽车工业、航空航天等领域中。但是在注塑成型实际生产过程中，对于新产品的开发往往很难得到合适的模具，且需要经过多次的试模、修模、调整工艺条件才能真正投入生产。由于传统的实验方法已不能满足快速生产的需求，为了缩短研发周期，节约成本，通常采用有限元方法进行辅助设计。本文针对大型透明塑料件的注塑成型过程进行数值模拟，研究影响塑料件翘曲变形程度的工艺参数，从而优化成型工艺，为实际工程应用提供技术支持。
　　 本文以CAE软件MoldFlow为分析平台，首先对塑料件的注塑成型过程进行了模流分析，依次利用CAD软件建立了大型透明塑料件的几何模型，研究了如何在软件中划分出高效的网格，结果发现通过划分表面三角形网格后进行修复，再由面网格向体网格拓扑扩展得到纵横比较好的四面体单元，提高了计算精度。其次使用实验数据拟合的方式建立了新材料的粘度模型。然后在软件中设定实验工艺参数，对该塑料件进行模拟分析，预测出流动和翘曲方面的成型缺陷，预测结果与实验结果基本相符。本课题最后使用正交试验方法，以注射成型工艺参数为因素，翘曲变形结果为指标设计正交试验，最终得到翘曲变形程度最小的最优工艺方案，且通过试验验证证明该方案是最佳工艺组合方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 国内外研究现状

1．1．1 注塑成型的发展历史

1．1．2 注塑CAE国内外发展现状

1．1．3 注塑成型CAE技术存在的主要问题

1．2 Moldflow软件介绍

1．2．1 Moldflow软件分类

1．2．2 MPI软件的分析类型及其作用

1．2．3 影响Moldflow软件分析精度的因素及自身缺陷

1．3 课题来源、课题意义和主要研究内容

1．3．1 课题来源

1．3．2 研究意义

1．3．3 研究内容

第2章 Moldflow分析理论基础

2．1 注塑CAE技术的数值模拟理论

2．1．1 热力学第一定律(能量守恒定律)

2．1．2 牛顿第二定律(动量方程)

2．1．3 质量守恒定律(连续方程)

2．1．4 Spencer Gilmore方程(状态方程)

2．1．5 塑料材料的粘度模型

2．2 填充流动过程的假设与简化

2．3 翘曲分析的数学模型

第3章 大型透明塑料件注塑CAE分析

3．1 注塑成型过程与工艺条件控制

3．1．1 注射成型过程

3．1．2 注塑成型工艺条件控制

3．2 Moldflow一般分析流程

3．3 透明塑料件几何

3．4 浇口位置的选择

3．5 网格划分

3．6 材料的选择与粘度模型的拟合

3．6．1 聚碳酸酯材料

3．6．2 粘度模型的拟合

3．7 工艺参数设置

3．8 分析结果

3．8．1 填充时间

3．8．2 压力结果

3．8．3 锁模力结果

3．8．4 温度结果

3．8．5 平均体积收缩率结果

3．8．6 翘曲变形结果

第4章 注塑成型工艺参数优化

4．1 正交试验设计

4．1．1 正交试验设计概述

4．1．2 正交试验的基本步骤

4．1．3 选用正交表

4．2 正交试验数据处理

4．2．1 正交试验数据处理方法

4．2．2 正交试验处理与分析

4．2．3 正交试验处理结果验证

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录