注塑件翘曲变形的数值模拟及变形补偿研究

摘要

近年来，随着注塑制品的广泛使用和注塑工业的飞速发展，人们对于塑料制品的外观质量和使用性能要求越来越高。翘曲变形是注塑成型中最主要的缺陷之一，它会影响产品的外观和使用性能，翘曲程度严重的制品甚至无法使用，变成不合格品。因此，对翘曲变形缺陷的控制一直受到工程师们的重视。 目前对于翘曲变形的研究主要集中在对翘曲变形的形成理论研究和对注塑工艺参数的优化控制上。而在实际生产过程中，如果制品出现了严重的翘曲变形，仅仅通过调整注塑工艺参数往往是不能取得良好的效果的。这时，一种有效的解决办法是在发生严重翘曲的部位进行反向的修改模具，即进行变形补偿设计。利用变形补偿来抵消翘曲。但是对变形补偿量的把握是件棘手的问题，仅仅凭借经验有时候效果并不好。 本文以一个出现严重翘曲变形的制品作为研究对象，借助Moldflow模拟分析软件对塑料件的翘曲变形进行了计算机模拟分析，并结合实际生产的情况，找出了Moldflow软件预测的参考翘曲变形量与实际变形量的关系。在此基础上，确定了变形补偿量的大小。根据变形补偿量对制品进行反变形设计，然后在Moldflow软件中进行翘曲变形分析，验证了变形补偿量是可以接受的。为了让变形补偿量更安全一些，结合制品在使用过程中的配合情况，将制品的变形补偿量又适当的增加了一些，作为最终的变形补偿量，并依此对制品再次进行反变形设计，经过Moldflow软件的再次翘曲分析发现，最终的变形补偿量是可以接受的。依据最终的变形补偿量对模具进行相应的修改，并进行实际生产。生产出的产品经测量表明，变形补偿的设计是成功的。 在实验过程中发现，Moldflow软件对于制品的翘曲变形量的预测与实际生产的变形量是有一些差别的，但是对翘曲变形的位置和趋势的预测与实际生产是相符的。因此，在翘曲变形的控制上，Moldflow软件还是有一定的指导意义的。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1国内外塑料模具的发展概况

1.2注塑模CAE的发展概况及发展趋势

1.2.1注塑模CAE的国内外发展概况

1.2.2注塑模CAE的发展趋势

1.2.3注塑模CAE商品化软件

1.3国内外研究概况及发展趋势

1.3.1国外发展现状

1.3.2国内研究现状

1.4课题的提出以及研究内容和方法

2塑料制品翘曲变形的理论研究

2.1注塑件翘曲变形简介

2.2翘曲变形产生的原因

2.2.1注塑件收缩不均对变形的影响

2.2.2冷却过程对注塑件变形的影响

2.2.3材料取向对注塑件变形的影响

2.3翘曲变形的研究方法

2.3.1翘曲变形的产品设计方法学研究

2.3.2翘曲变形的试验研究

2.3.3翘曲变形的理论研究

2.3.4翘曲变形研究方法的比较

2.4注塑成型CAE的数值模拟理论

2.4.1动量方程(牛顿第二定律)

2.4.2能量守恒定律(热力学第一定律具体形式)

2.4.3连续方程(质量守恒定律)

2.4.4状态方程(Spencer Gilmore方程)

2.4.5塑料粘度模型

2.5充模流动过程假设与简化

2.6翘曲CAE的数学模型及数值计算

3制品及模具结构

3.1制品及工艺性分析

3.2模具的总体结构

3.3模具的成型部分

3.4模具的冷却系统

3.5模具的浇注系统

3.6模具的脱模机构

3.7实验设备及相关工艺

3.7.1实验设备

3.7.2成型材料

3.7.3注塑工艺条件及对制品成型的影响

4模流分析软件Moldflow介绍

4.1 MOLDFLOW简介

4.2 MOLDFLOW系列软件

4.2.1 Moldflow Plastics Adviser

4.2.2 Moldflow Plastics Insight

4.2.3 Moldflow Manufacturing Solutions

4.3 MOLDFLOW注塑成型模拟技术

4.3.1中面流技术

4.3.2双面流技术

4.3.3实体流技术

5数值模拟及变形补偿

5.1 MPl分析过程

5.1.1项目的创建与模型导入

5.1.2模型的网格划分和修补

5.1.3分析类型及产品注塑原料的选择

5.1.3添加浇注系统和冷却系统

5.1.4注塑工艺过程参数的设定

5.2分析结果

5.3确定初始变形补偿量

5.3.1修改模具方案的确定

5.3.2反变形设计

5.4确定最终变形补偿量

5.5修改模具

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢