注塑成型流动性分析及成型过程数值模拟

摘要

注塑成型是利用塑胶原料受热后成为熔融状态流体,然后利用注射成型机的压力、速度,将熔融塑胶注射入预先设计好的紧闭模腔内,经过冷却后得到所需制品的过程。塑胶制品被广泛的应用应用于工业、农业及日常生活中。近来随着能源危机和金属价格的上涨,“以塑代钢”降低成本的概念提出,更是促进了注塑成型的迅猛发展。塑胶原料种类繁多,其性能也是千差万别,如何把握塑胶原料的成型特性,提高塑件的性能和成型精度,成为当前注塑成型中急需解决的问题。
　　原始的注塑模具设计需要通过大量的试模来完善产品的成型质量,耗时长且费用高。随着计算机的广泛应用和数值分析的出现,使得用电脑模拟代替试模,从而预测产品的成型状况和成型缺陷得以实现。本文在介绍注塑成型的发展历史及塑件常见缺陷的基础上,利用数值模拟软件Moldflow研究了材料的流动特性,并通过对车内保险盒上盖的成型模拟,分析了产品的成型过程并进行了缺陷预测。
　　对塑胶原料(PC和PLA)在不同成型参数下在螺旋形型腔中的填充长度进行了注塑成型实验,研究了同一种材料在不同成型条件下填充性能及不同材料在同一型腔中的填充性能差异;采用Moldflow软件对这两种材料的注塑成型过程进行了数值模拟,得出了每种材料的最佳充填温度和注射压力,预测了不同材料之间的相对填充能力的强弱,模拟结果与实验结果相吻合,从而为产品选择合适的材料和最佳的成型参数,得到品质优良的塑件提供了理论指导。
　　利用Moldflow软件对车内保险盒上盖的注塑成型过程进行了数值模拟。通过分析填充过程中各时间段塑胶的流动情况及最终的填充时间和填充效果,得出了产品的最佳填充时间和保压时间;通过分析成型过程中型腔的温度变化,预测了产品的熔接线和气穴的分布,及缩水、翘曲变形等成型缺陷的出现,并通过实际注塑成型对模拟进行了验证。经实验证明,模拟结果非常真实的表现了产品实际的成型过程,其对成型缺陷的预测也比较准确,证明了注塑成型数值模拟结果的可靠性。

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第1章 绪论

1.1注塑模技术发展概况及趋势

1.2注塑成型中产品的常见缺陷

1.3注塑模CAE技术的发展现状

1.4本文研究的意义及内容

第2章 注塑成型基本理论

2.1注塑成型主要物质条件

2.2注塑成型工艺参数

2.3注塑成型过程

2.4本章小结

第3章 Moldflow介绍及其在注射模设计中的作用

3.1Moldflow软件介绍

3.2 Moldflow软件在注射模设计中的作用

3.3 本章小结

第4章 注塑成型中塑料流动性能的研究

4.1 实验条件及方法

4.2 实验结果

4.3有限元模拟

4.4 本章小结

第5章 汽车保险盒注塑成型的数值模拟

5.1引言

5.2几何及有限元模型的建立

5.3最佳浇口位置分析及成型参数的确定

5.4流动及成型缺陷模拟分析

5.5 模具设计及成型实验

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录(攻读工程硕士学位期间已公开发表的论文)