塑料注射制品缺陷與CAE分析

前言

　　塑料注射成型是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，一個(gè)合格產(chǎn)品的生產(chǎn)需要制品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、原料選擇和成型工藝控制等多方面的協(xié)調(diào)一致。傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和制造，在試模過(guò)程出現(xiàn)的制品缺陷通過(guò)反復(fù)修模和工藝調(diào)試加以解決。隨著產(chǎn)品開發(fā)周期的縮短和品質(zhì)要求的提高，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的需求。CAE技術(shù)的應(yīng)用使人們可以對(duì)注射成型過(guò)程塑料熔體在模具型腔中的流動(dòng)及冷卻、固化過(guò)程進(jìn)行模擬分析和預(yù)測(cè)，以便在模具制造之前發(fā)現(xiàn)制品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，修改設(shè)計(jì)而不是返修模具?！　oldflow Insight作為技術(shù)領(lǐng)先的注射成型CAE軟件，源于1978年澳大利亞皇家墨爾本技術(shù)學(xué)院Colin Austin開發(fā)的流動(dòng)分析軟件，2000年Moldflow公司與美國(guó)Advanced CAE Technology Inc.進(jìn)行了戰(zhàn)略性合并，成為領(lǐng)先全球的注射成型CAE軟件公司，在技術(shù)上將美國(guó)Advanced CAE Technology Inc.的C-Mold軟件與Moldflow軟件全面融合，在2001年推出Moldflow Plastics Insight 3.0版本，使Moldflow Insight在全球注塑CAE軟件市場(chǎng)占有率大于80%。2008年Moldflow公司并入全球最大的PC設(shè)計(jì)軟件公司Autodesk，并于2009年7月發(fā)行了在Moldflow Plastics Insight 6.2版本基礎(chǔ)上開發(fā)出Autodesk Moldflow Insight 2010。　　本書是我們編寫的以Moldflow Insight 2010版本為對(duì)象的兩冊(cè)教材之一，第一冊(cè)為《Moldflow Insight 2010注射成型分析基礎(chǔ)》，主要介紹Moldflow Insight 2010軟件的基本操作和應(yīng)用；本冊(cè)《塑料注射制品缺陷與CAE分析》是在掌握了Moldflow Insight 2010軟件操作的基礎(chǔ)上，介紹如何運(yùn)用該軟件分析塑料注射成型過(guò)程常見(jiàn)的缺陷，本書還對(duì)導(dǎo)致制品常見(jiàn)缺陷的典型影響因素進(jìn)行大量的實(shí)例分析，力求使讀者能夠通過(guò)本書的學(xué)習(xí)掌握運(yùn)用Moldflow Insight 2010軟件的技術(shù)分析注射成型過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題并加以解決的能力。

內(nèi)容概要

本書將塑料注射成型過(guò)程常見(jiàn)的缺陷與CAE分析相結(jié)合，通過(guò)對(duì)注射成型過(guò)程常見(jiàn)的缺陷產(chǎn)生原因及影響因素的闡述，并應(yīng)用Autodesk Moldflow Insight 2010分析技術(shù)對(duì)缺陷加以模擬分析，提出合理的解決方案。本書力求使讀者通過(guò)學(xué)習(xí)，掌握運(yùn)用注射成型CAE分析軟件解決問(wèn)題的能力。     本書可供注射成型行業(yè)技術(shù)人員參考，也可作為大專院校高分子材料、塑料成型與模具等相關(guān)專業(yè)的教材及相關(guān)培訓(xùn)資料。

書籍目錄

第1章 概述  　1.1 注射成型制品生產(chǎn)過(guò)程  　　1.1.1 注射成型過(guò)程  　　1.1.2 注射成型工藝條件控制  　　1.1.3 注射成型設(shè)備  　1.2 注射成型的CAE分析技術(shù)  　　1.2.1 注射過(guò)程的CAE技術(shù)  　　1.2.2 注射成型CAE技術(shù)的發(fā)展歷史  　　1.2.3 注射成型CAE技術(shù)的作用  　　1.2.4 主要注射成型CAE軟件介紹  第2章 Moldflow Insight 2010軟件介紹  　2.1 Moldflow Insight 2010用戶界面  　2.2 Moldflow Insight 2010模型分析技術(shù)  　　2.2.1 中面模型分析技術(shù)  　　2.2.2 雙域模型分析技術(shù)  　　2.2.3 三維實(shí)體分析技術(shù)  　2.3 Moldflow Insight軟件分析流程  　　2.3.1 新建工程項(xiàng)目  　　2.3.2 導(dǎo)入或新建CAD模型  　　2.3.3 劃分網(wǎng)格  　　2.3.4 網(wǎng)格質(zhì)量檢查與修正  　　2.3.5 選擇分析類型  　　2.3.6 選擇成型材料  　　2.3.7 工藝參數(shù)  　　2.3.8 分析  　　2.3.9 查看分析結(jié)果  　　2.3.10 復(fù)制分析案例  　　2.3.11 設(shè)置分析類型  　　2.3.12 設(shè)置澆口位置  　　2.3.13 工藝參數(shù)設(shè)置  　　2.3.14 分析  　　2.3.15 結(jié)果查看  第3章 制品的收縮與CAE分析  　3.1 注射制品收縮的過(guò)程和產(chǎn)生原因  　　3.1.1 注射制品的收縮過(guò)程  　　3.1.2 注射制品收縮產(chǎn)生的原因  　3.2 影響注射制品收縮的因素  　　3.2.1 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素  　　3.2.2 模具設(shè)計(jì)因素  　　3.2.3 材料因素  　　3.2.4 加工工藝參數(shù)因素  　　3.2.5 環(huán)境因素  　3.3 注射制品收縮的CAE分析  　　3.3.1 制品收縮的CAE分析方法  　　3.3.2 澆口位置對(duì)收縮的影響  　　3.3.3 制品壁厚對(duì)收縮的影響  　　3.3.4 材料改變對(duì)收縮的影響  　　3.3.5 收縮的方向性  　　3.3.6 工藝參數(shù)改變對(duì)收縮的影響  第4章 制品翹曲變形與CAE分析  　4.1 注射制品產(chǎn)生翹曲變形原因  　4.2 翹曲變形的研究概況  　　4.2.1 實(shí)驗(yàn)法研究現(xiàn)狀  　　4.2.2 理論分析法研究現(xiàn)狀  　4.3 影響制品翹曲變形的因素  　　4.3.1 材料因素  　　4.3.2 制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素  　　4.3.3 模具設(shè)計(jì)因素  　　4.3.4 注射加工工藝條件  　4.4 制品翹曲變形的CAE分析  　　4.4.1 Moldflow翹曲變形的分析方法  　　4.4.2 澆口位置對(duì)翹曲變形的影響  　　4.4.3 澆口數(shù)目對(duì)翹曲變形的影響 　　4.4.4 材料種類對(duì)翹曲變形的影響  　　4.4.5 保壓壓力改變對(duì)翹曲變形的影響  第5章 制品殘余應(yīng)力與CAE分析  第6章 制品的熔接痕與CAE分析  第7章 其他缺陷的CAE分析  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　在決定料溫時(shí)，必須考慮塑料在料筒內(nèi)的停留時(shí)間，這對(duì)熱敏性塑料尤其重要，隨著溫度升高物料在料筒內(nèi)的停留時(shí)間縮短?！　∽⑸錂C(jī)機(jī)筒溫度通常從料斗起至噴嘴分段控制，由低到高，以利于塑料逐步塑化。各段之間的溫差為30～50℃?！　。?）噴嘴溫度塑料在注射時(shí)是以高速度通過(guò)噴嘴的細(xì)孔的，有一定的摩擦熱產(chǎn)生，為了防止塑料熔體在噴嘴處可能發(fā)生“流延現(xiàn)象”，通常噴嘴溫度略低于料簡(jiǎn)的最高溫度?！　。?）模具溫度模具溫度不但影響塑料充模時(shí)的流動(dòng)行為，而且影響制品的物理機(jī)械性能和表觀質(zhì)量?！　〗Y(jié)晶型塑料注射充模后，會(huì)發(fā)生冷卻結(jié)晶，冷卻速率將影響塑料的結(jié)晶速率。模溫控制較高（緩冷），結(jié)晶速率大，有利結(jié)晶，能提高制品的密度和結(jié)晶度，制品成型收縮性較大，剛度大，力學(xué)性能較高，但伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度下降。相反，模溫控制較低（驟冷），所得制品的結(jié)晶度下降，韌性較好。但驟冷不利于大分子的松弛過(guò)程，分子取向作用和內(nèi)應(yīng)力較大。中速冷卻塑料的結(jié)晶和取向較適中，是常用的條件?！　o(wú)定形塑料注射充模時(shí)，不發(fā)生結(jié)晶過(guò)程，模溫的高低主要影響熔體的黏度和充模速率。在順利充模的情況下，較低的模溫可以縮短冷卻時(shí)間，提高成型效率。所以對(duì)于熔融黏度較低的塑料，一般選擇較低的模溫；反之，必須選擇較高模溫。選用低模溫，雖然可加快冷卻，有利提高生產(chǎn)效率，但過(guò)低的模溫使?jié)部谶^(guò)早凝封，引起缺料和充模不滿?！　?.1.2.2壓力　　注射過(guò)程中的壓力包括塑化壓力（背壓）、注射壓力和保壓壓力，是塑料塑化、充模和成型的重要因素?！　。?）塑化壓力（背壓）預(yù)塑化時(shí)，塑料隨螺桿旋轉(zhuǎn)，塑化后堆積在料筒的前部，在螺桿的端部塑料熔體產(chǎn)生一定的壓力，稱為塑化壓力，或稱螺桿的背壓，其大小可通過(guò)注射機(jī)油缸的回油背壓閥來(lái)調(diào)整。

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