CAE在薄壳件注塑成型浇注系统设计中的应用

摘要

薄壳注塑成型是随着日新月异的电子产品的生产需求应运而生的一种新型注塑成型技术。它的成型过程极为复杂，成型难度加大，这样给注塑方法和模具设计提出了高要求。随着计算机软、硬件技术的发展，注塑模CAE技术得到了前所未有的发展。设计人员和生产人员可利用注塑模CAE技术有目的地修改设计方案和工艺条件，克服因经验少、设计失误所带来的不良后果，从而缩小模具设计制造周期，降低生产成本，提高塑料模具的设计制造水平及制品质量。 本文首先简要概述了薄壳注塑技术，指出注塑模CAE技术在国内外的研究发展情况和研究意义。其次介绍了注塑模流动模拟理论，结合薄壳注塑成型特点，在对塑料的粘度模型、流变理论和数值方法等方面进行初步研究基础上，建立薄壳注塑成型过程中塑料熔体充填流动的数学模型，并采用有限元/有限差分方法对数学模型进行了数值求解，得到了流动充模的数值计算流程。研究了基于CAE技术的流动分析在薄壳注塑模具浇注系统设计中的应用，阐述了浇注系统设计的理论设计方法，并且提出了优化流道和浇口设计的流程。最后，以鼠标上、下盖组合型腔模具设计为实例，运用Moldflow软件对初始设计方案进行充填分析研究，通过对实验结果的分析，找出设计中存在的问题，从而对初始模具设计方案进行优化。 研究结果表明，通过对鼠标组合型腔模具初始设计的CAE分析，发现存在流动不平衡(不平衡性达到16.4％)，型腔内压力分布不均匀，锁模力过大，出现气穴和熔接痕缺陷等不合理因素；经过Moldflow的优化，充填均匀、流动平衡，熔体几乎同时充满型腔； V/P转换点浇口位置压力从100.8Mpa降到78.43Mpa，型腔内压力分布均匀；最大锁模力也由42.75T降到25.58T；气穴和熔接痕等缺陷也得到了很好的控制。本文对模具的设计及注塑件的生产具有一定的指导意义和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2薄壳注塑成型概述

1.3注塑模CAE的发展概况及发展趋势

1.3.1注塑模CAE的国内外发展概况

1.3.2注塑模CAE的发展趋势

1.3.3注塑模CAE商品化软件

1.4注塑模CAE的研究意义和目的

1.5本文主要研究内容

第二章薄壳注塑成型充填过程的数值模拟理论

2.1塑料熔体充模时的流动描述

2.2充模过程塑料熔体的流变学粘度模型

2.3薄壳成型熔体充模流动的数学模型

2.3.1流体运动基本定律的数学描述

2.3.2充模流动过程的假设与简化

2.3.3薄壳型腔充填流动的数学模型

2.3.4浇注系统充填分析的控制方程

2.4充填流动模拟的数值求解方法

2.4.1几何离散

2.4.2压力场的数值计算

2.4.3温度场的数值结算

2.5熔体前锋面位置的确定

2.6流动充模的数值计算流程

2.7本章小结

第三章注塑模CAE软件

3.1注塑模CAE软件的工作流程和基本结构

3.2 MoldFlow软件介绍

3.2.1 MoldFlow的作用

3.2.2 MoldFlow的功能

3.3本章小结

第四章基于注塑模CAE的薄壳注塑成型流动模拟

4.1浇注系统在注塑成形中的作用

4.2流动分析在模具流道设计中的应用

4.2.1流道截面形状

4.2.2流道尺寸设计

4.2.3流道布局与平衡

4.2.4流道的优化算法

4.2.5 CAE在流道设计中的应用实例

4.3流动分析在模具浇口设计中的应用

4.3.1浇口分类

4.3.2浇口类型选择的依据

4.3.3浇口数量与位置选择

4.3.4浇口平衡

4.3.5浇口的优化CAE在浇口设计中的应用实例

第五章薄壳注塑成型实验分析

5.1注塑模CAE流动模拟过程

5.2 Moldflow分析流程

5.3鼠标薄壳件流动模拟分析实例

5.3.1建立注塑件几何模型

5.3.2制品材料特性和成型工艺条件

5.3.3组合型腔浇注系统初始设计

5.3.4优化后的组合型腔浇注系统

第六章结论

参考文献

致 谢

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