厚壁制品共注塑成型CAE分析与模拟研究

论文摘要

普通的注塑成型工艺注塑厚壁制品时,易出现缩孔、缩松、气泡、烧焦、分层、流痕、变形、顶白、冷料斑、银纹、大型复杂零件难以充满型腔等缺陷。这些缺陷有的影响塑料产品的外观质量,有的影响塑料产品的力学性能。本文以液晶电视支座为例,对它进行CAE模拟分析。液晶电视支座是液晶电视的重要受力部件,主要形状为圆柱形,高度最大值为95cm,直径方向最大值70cm。由于部件短粗,对于普通注塑成型工艺来说难以成型,其供应商在生产过程中合格率较低。本文通过UG对液晶电视支座进行了模型建模和优化,利用Hypermesh对模型进行网格划分,然后讲划分好后四面体实体的网格导入到Moldflow中设置合适的浇注系统和冷却系统对并注塑过程进行CAE分析。争取利用传统的注塑工艺,通过改变注塑工艺参数提高产品的合格率。在多次改变注塑工艺参数和多次改变模具结构的情况下,产品合格率没有得到有效提高。在比较双色注塑技术、包胶注塑技术和共注射注塑技术的优缺点和供应商的具体生产情况后,采用了共注塑技术,对厚壁实体制件液晶电视支座的结构进行优化设计,先设计芯部形状(嵌件形状),再优化塑件整体造型,并在共注塑环境下进行相应的数值模拟研究,分析嵌件与制品成型过程的最佳浇口位置、最佳成型温度和最佳的注塑工艺参数。在采用共注塑技术条件下,经过多次改变芯层结构和大小后满足了材料的剪切速率要求,从而避免了塑料原料烧焦产品产生焦痕的可能。平均体积收缩率从6%降低到2%,缩孔和熔接痕、凹痕、分层、起皮等缺陷明显减少。充填时间也从38.44秒缩短到14.212秒,成型周期缩短为原来的一半。气穴数量明显减少、体积变小且多数位于产品边缘。经过工厂的实际检验,产品合格率明显提高。从而解决由于壁厚导致过程中局部出现的表观质量问题,最终有效地提高了产品的合格率。为厚壁实体产品提供一些理论上的指导,为以后类似问题的出现提供新的解决途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.1.1 国内外的研究现状
• 1.1.2 CAE在注塑成型中的优势
• 1.1.3 厚壁实体注塑制品的几种常见缺陷
• 1.2 论文的主要目的及内容
• 1.2.1 论文研究对象
• 1.2.2 论文的研究内容
• 第2章 本文采用的模拟理论与分析软件
• 2.1 共注射成型技术
• 2.1.1 双色注射
• 2.1.2 夹芯注射
• 2.2 MoldFlow软件及采用的分析原理
• 2.2.1 中面流技术
• 2.2.2 双面流技术
• 2.2.3 实体流技术
• 2.3 Hypermesh软件及分析原理
• 2.4 本课题的模拟软件选择及分析技术
• 2.4.1 模拟软件的选用
• 2.4.2 分析技术的选择
• 第3章 模型优化与网格划分
• 3.1 MoldFlow分析流程
• 3.2 模型建构与优化
• 3.2.1 研究对象
• 3.2.2 研究目标
• 3.2.3 研究思路
• 3.2.4 建构液晶电视支座分析模型
• 3.2.5 分析模型简化
• 3.3 网格类型的确定
• 3.4 厚壁实体塑件HyperMesh网格划分
• 3.4.1 Hypermesh划分实体网格的优越性
• 3.4.2 分析模型从UG导出
• 3.4.3 分析模型导入HyperMesh
• 3.4.4 利用HyperMesh诊断并修复导入的实体
• 3.4.5 利用HyperMesh划分四面体实体网格
• 3.4.6 四面体实体网格质量检查
• 3.5 实体网格的导出HyperMesh
• 第4章 厚壁实体的CAE工艺分析
• 4.1 实体网格导入MoldFlow MPI
• 4.2 实体网格的统计
• 4.3 实体网格的修补
• 4.4 浇口位置和数量分析
• 4.4.1 设置浇口位置分析类型
• 4.4.2 设置材料
• 4.4.3 具体工艺参数设定
• 4.4.4 分析和分析结果
• 4.5 流动 充填 翘曲分析
• 4.5.1 创建浇注系统
• 4.5.2 创建冷却系统
• 4.5.3 冷却 充填 保压 翘曲分析设置
• 4.5.4 冷却 充填 保压 翘曲分析结果
• 4.5.5 原始方案的模拟结论
• 4.6 成型方案的确定
• 4.6.1 共注射成型
• 4.6.2 本例采用的方案
• 第5章 共注塑成型工艺模拟与分析与结果
• 5.1 优化分析模型
• 5.1.1 设计塑料嵌件
• 5.1.2 模型的优化与导出
• 5.2 模型导入与网格划分
• 5.2.1 模型导出
• 5.2.2 网格前处理
• 5.3 共注塑成型分析设置
• 5.4 共注塑成型分析结果
• 5.5 共注射成型的最终工艺参数
• 5.5.1 工艺参数的优化结果
• 5.5.2 原始方案和优化方案结果比较
• 5.5.3 方案优化总结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 模拟结论
• 6.2 优化后的实际应用效果
• 致谢
• 参考文献