塑料注射成型模拟技术的研究

论文摘要

20世纪70年代,在世界范围内开始了注塑成型数值模拟技术的研究。到目前为止,成熟的商业注塑成型数值模拟软件较多,澳大利亚MOLDFLOW公司的Moldflow软件和美国AC-Tech公司的C-Mold软件是其中的优秀代表。本文以注塑成型CAE软件Moldflow中的MPI模块为工作平台,结合Pro/E软件,进行其应用研究。通过对打印机喷头注塑件成型的流动模拟分析,对注塑件的浇注系统、注塑工艺参数等各方面进行优化,取得比较满意的优化结果,得出一些切实可行的解决方案。本文是基于表面模型的流动分析,通过引入表面模型取代传统的“中面”模型,在简要介绍注塑成型模拟技术的发展概况之后,主要对注塑成型CAE如下几个方面进行了详细的研究:①基于模具设计的基础理论,对CAE分析的一般步骤作了简要的介绍,探讨了注塑成型过程中经常出现的缺陷和解决方法;②给出了描述塑料熔体充填流动的数学模型,主要包括型腔内流动数学模型以及浇注系统的控制方程,并假设流动模拟的边界条件;③利用MPI模块对该注塑件进行了最佳浇口位置、充填等方面分析,提出了对欠注、熔接痕等缺陷的改进措施,并结合实际情况改进了浇口的位置和数量;④完成了流动、保压、翘曲过程的分析模拟,利用正交实验方法对翘曲变形量进行了优化计算,并结合单因素翘曲量分析最终得到了最优工艺参数;⑤利用Pro/e等工具对该模具进行了设计,并将模拟结果和实际工艺参数进行对比,验证流动模拟的正确性和有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概论
• 1.1 引言
• 1.2 注塑成型模拟（CAE）概况和发展现状
• 1.2.1 注射成型CAE 概况
• 1.2.2 Moldflow 软件简介
• 1.2.3 注射成型模拟发展现状
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 1.4 本文研究的内容
• 2 注射成型中常见的缺陷及解决方案
• 2.1 注塑制品几种常见的缺陷
• 2.2 欠注
• 2.3 气穴
• 2.4 熔接痕
• 2.5 翘曲
• 2.6 本章小结
• 3 Moldflow 设计原理及塑料制件的 CAD 模型设计
• 3.1 注射成型原理
• 3.1.1 注射成型工艺条件
• 3.1.2 注射成型过程
• 3.2 打印机喷头架流动分析的一般步骤
• 3.3 注塑过程的数字描述
• 3.3.1 型腔内流动数学模型
• 3.3.2 浇注系统的控制方程
• 3.4 注塑制件的CAD 模型设计
• 3.4.1 注塑模CAD/CAE/CAM 系统组成
• 3.4.2 塑件的几何形状与测绘
• 3.5 本章小结
• 4 塑料制件的CAE 分析
• 4.1 CAD 模型的导入及有限元网格的划分
• 4.1.1 CAD 模型格式的转换
• 4.1.2 项目创建及模型的导入
• 4.1.3 模型网格划分及修改
• 4.2 最佳浇口位置的分析
• 4.2.1 浇口的设计原则
• 4.2.2 浇口的选择
• 4.2.3 材料的选择
• 4.2.4 工艺过程参数的设定
• 4.2.5 最佳浇口位置的分析计算
• 4.3 填充分析及结果阐述
• 4.3.1 填充分析结果
• 4.3.2 修改参数后分析结果的阐述
• 4.3.3 增加加热系统后的分析
• 4.4 制品翘曲变形正交实验的研究
• 4.4.1 正交实验原理
• 4.4.2 实验设计变量及其取值范围的确定
• 4.4.3 正交实验方案的设计及模拟实验
• 4.4.4 工艺参数对翘曲量的影响分析
• 4.4.5 单个因素的影响的试验
• 4.5 本章小结
• 5 打印机喷头座的模具设计
• 5.1 浇注系统的设计
• 5.2 模具结构的确定
• 5.2.1 模具结构方案的确定
• 5.2.2 脱模机构的设计
• 5.2.3 抽芯机构的设计
• 5.2.4 温度调节系统的设计
• 5.3 模具的装配及实际效果
• 5.4 本章小结
• 6 论文总结及今后的工作
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录