精密塑料件注塑成型工艺数值分析及优化

作     者：鄢灿 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李爱农

授予年度：2012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] 

主      题：注塑成型CAE 高光无痕技术 模具设计 工艺优化 

摘      要：随着现代生活水平的提高和科学技术的发展,复杂精密的塑料件的应用越来越广泛,人们对塑料制品有了更高的要求：尺寸精度高、厚度超薄、外形复杂、性能集成度高,因此塑料件的产量、质量以及成型工艺技术的要求也更高。然而要获得高品质的塑料制品,优秀的产品设计、高水准的模具和最优化的工艺参数,三者缺一不可。 本文针对精密塑料件咖啡桶支架的主要注塑缺陷,引入高光无痕技术和正交试验设计方法,进行模具结构和工艺参数的优化设计。 在普通注塑成型工艺和原有模具结构基础上,针对不同的浇口位置和流道系统,使用Moldflow软件模拟熔体在型腔内的流动,通过定性分析熔接痕、缩痕的缺陷程度来评定塑料件的表观质量,优化了模具结构的浇注系统。 通过对咖啡桶支架制件设计不同的保压方案进行模拟,得出先恒压后线性下降的保压曲线为最优保压方案,采用该方案不仅可以获得较均匀的型腔压力分布,而且可以获得较好的制品质量。结合最优保压方案中的填充末端型腔压力曲线图,缩短了降压段的保压时间,实现了保压的精确控制。 为实现高光无痕技术的快速热冷循环过程,利用软件分两步模拟加热和冷却过程,模拟基于不同冷却系统设计条件下的注塑成型过程,分析熔接痕的缺陷程度和冷却效果图,优化了模具结构的冷却系统设计。模拟结果表明,快速热冷循环技术不仅能极大改善熔体融合情况,减少熔接痕,同时能够很好地提高冷却效果,体现了高光无痕注塑技术在消除熔接线方面的巨大优势。 以熔体温度、保压压力、保压时间、冷却时间作为影响因素,以熔接痕长度、缩痕指数及体积收缩率作为评估指标,通过正交试验设计分析,得到了各工艺参数影响制品成型质量的显著程度及其对制品影响的趋势图,结合极差分析法综合比较各组试验及原始工艺的模拟结果,获得最优化的工艺参数组合。 本文基于注塑成型CAE技术及高光无痕技术,研究提出了注塑模具结构及其成型工艺的优化设计思路与方法。