玩具车轮注塑模浇注系统CAE分析

作     者：孙丹 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：颜云辉;孔祥伟

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：注塑成型 热分析 流动模拟 浇注系统 熔接痕 UG/MoldWizard Moldflow 

摘      要：注塑成型是现代塑料工业中极为重要的一种加工技术,适于大批量生产形状复杂、尺寸要求精确的塑料制品。随着计算机软、硬件技术的发展,注塑模CAE技术也得到了前所未有的发展。CAE技术在模具生产制造之前就能发现设计中存在的问题,改变了主要依靠经验和直觉,反复试模、修模的传统设计方法。 本文以注塑工程分析软件为工具,对注塑过程中所涉及的流道设计、浇口设计等方面进行了比较深入的研究,并针对玩具车轮的主要注塑缺陷熔接痕进行了有效的改善。此外,对塑料的粘度模型、流变理论及数值计算方法进行了初步研究。 本文主要研究内容分为以下几个方面： 首先概述了注塑成型技术、注塑模CAE技术,并介绍了注塑模CAE技术发展的概况和流动模拟技术研究现状。 根据注塑模流动模拟理论,建立了流动过程的数学模型,并对注塑成型模型进行了简化,得到了易于数值求解的数学模型,认识了各物理变量对成型过程的影响。 分析阐述了流道和浇口的设计理论与方法,研究了基于CAE技术并结合了聚合物流动原理的流动分析在流道设计和浇口设计中的应用,并应用于实例玩具车轮注塑模中。 熔体流动模拟的一个主要任务是进行成型缺陷预测,本文针对玩具车轮的主要缺陷熔接痕进行了系统的阐述,并利用CAE技术有效对熔接痕进行了控制。 利用CFD商用软件对浇注系统进行了温度场分析,得到流道尺寸与注塑完成时熔体温度的关系,进而解释了熔接痕得到改善的原因。 从上述工作中,可以看出只有充分认识了CAE分析结果的物理意义以及这些结果对模具设计的影响,才‘能更好地利用这些知识解决实际生产中遇到的问题;利用注塑模CAE技术对模具内熔体的动态模拟分析研究,可直观了解制品所需要的最大锁模力、最大注塑压力以及制品成型时熔接线和气穴位置,从而对模具进行有针对性的优化。