【正文】 成型過程控制專家 )模塊 。 燒傷主要 由 機(jī)械 原因 、模具 原因 和成型條件 原因引起 。 溢邊指熔料充填 時(shí) 從模具分型面或頂桿縫隙處溢出而產(chǎn)生的形狀。 ② 適當(dāng)提高樹脂溫度 以 降低熔融粘度，提高流動(dòng)性 和 降低注射壓力以減小應(yīng)力。 (2) 加強(qiáng)材料干燥。 (3)模具方面 如果模具澆注系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 不合理也會(huì)引起充填不足 ， 此時(shí)應(yīng)從改善 澆注系統(tǒng) 的流道尺寸 和澆口位置等 方面來解決。脫料板一般用于深腔薄壁容器以及不允許有推桿痕跡的透明制品的脫模，這種機(jī)構(gòu)脫模力大 、脫模 均勻，無明顯的遺留痕跡。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 (3) 保壓階段 。注塑成型原理：注塑成型指粉狀或顆粒狀塑料經(jīng)料斗加到安裝有電加熱圈的料筒內(nèi)，粉狀或顆粒狀的塑料在螺桿作用下一邊塑化一邊向前移動(dòng)，塑料在轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿作用下通過其螺旋槽輸送到料筒前端的噴嘴附近；螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)使塑料進(jìn)一步塑化，料溫在剪切摩擦熱的作用下進(jìn)一步提高，塑料得以均勻塑化。C 公司的 CAD/CAE/CAM 軟件TMCONCEPT；美國(guó) SDRC 公司的 IDEASTM；加拿大 MoldCAE 公司開發(fā)的MoldCAE；美國(guó) GRAFTEK INC 的 CAD/CAE/CAM 集成系統(tǒng)；德國(guó) IKV 塑料工程研究 所的注 塑模 CAE/CAD 系 統(tǒng)；美 國(guó) Structure Dynamics Research Corporation(SDRC)的 POLYCOOL2；美國(guó) PRIMECALMA 公司的注塑模設(shè)計(jì)制造軟件包；法國(guó) CISIGRAPH 公司的注塑模設(shè)計(jì)軟件包 STRIM100；英國(guó) Deltacam的公司的注塑模設(shè)計(jì)制造軟件包 [23]。在此之后，Austin C 和 采用了有限元分析法對(duì)冷卻過程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算 [17]。 如果采用注塑 CAE 技術(shù)來設(shè)計(jì)門板內(nèi)飾件模具，成型的門板內(nèi)飾件常見的缺陷將會(huì)大大減少，這樣就會(huì)很大程度地減少傳統(tǒng)方法中反復(fù)試模反復(fù)設(shè)計(jì)的問題 [14]。 圖 11 塑件 三維 模型 (a) 正面 (b) 反面 此件是轎車內(nèi)飾門板部件， 當(dāng) 轎車 受到側(cè)面的撞擊后， 塑料內(nèi)飾 門板 不僅 可以 對(duì)駕乘人員的身體軀干提供一定程度的保護(hù)作用 ， 還 可以美化轎車內(nèi)部 環(huán)境 。 這些塑料件使用的材料主要有 通用塑料、工程塑料和高性能工程塑料 [6]。小型轎車 塑料模具是塑料模具的重要組成部分。最后根據(jù) 塑料 件 的工藝參數(shù)范圍列出可采用的一系 列參數(shù)，以軟件的 DOE 模塊和流動(dòng)分析模塊為平臺(tái)進(jìn)行最優(yōu)工藝參數(shù)優(yōu)化分析，從而確定出最優(yōu)注塑工藝參數(shù)，并進(jìn)行了成型零件和分型抽芯系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 保密 □，在 年解密后適用本版權(quán) 書。所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。傳統(tǒng)方法在開發(fā)轎車重要的塑料內(nèi)飾車門時(shí)主要依賴人工經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)依據(jù)；這樣塑料件從設(shè)計(jì)到注塑成型一般需要重復(fù)多次，不但浪費(fèi)大量人力和物力，而且注塑出的產(chǎn)品經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種缺陷。 關(guān)鍵詞 ： 塑料件，內(nèi)飾門板，注塑成型， CAE， Moldflow 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 III ANALYSIS OF THE INJECTION MOLDING AND MOLD DESIGN OF THE SMALL CAR PLASTIC PARTS ABSTRACT With the pursuit of high quality of life, the car industry is toward lightweight and low noise direction. Car plastic parts can meet the needs of the development of car industry, so they are more and more widely used in the car industry. The traditional method in the development of the important plastic interior door mainly relies on artificial experience, lack of scientific basis； many times are repeatly needed from design to injection molding， not only wasting much manpower and material resource, but also having various defects of the products. The injection molding CAE technology largely breaks through the limitation of traditional method. The issue analyzes the injection molding process of the car door parts by the injection molding CAE technology， and can effectively predict the problems arising in the molding process through the process of injection molding of plastic parts. The mold design can be provided scientific basis and the development efficiency of the plastic parts can be improved. Firstly, the article determines the possible ingate location programs together the theoretically best ingate location with structural characteristics of plastic parts, makes feasibility analysis between various programs and paring the feasible programs, and determines the actual optimum ingate location。例如紅旗轎車中塑料用量約為，桑塔納約為 ，奧迪約為 [3]。 氣輔 注射成型 模具 技術(shù)和 熱流道模具 技術(shù)方面 的有些成 果 已達(dá)到國(guó)際水平 ；注塑 CAE 技術(shù)在很多大型企業(yè)已經(jīng)得到使用，企業(yè)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益明顯提高；市場(chǎng)需求的旺盛使越來越多的企業(yè)家投資轎車塑料模具行業(yè)。一般通過增加 料量、使用恰當(dāng)?shù)睦鋮s方案、開設(shè)恰當(dāng)?shù)臐部谖恢?、增加注射壓力和保壓壓力等方法來解決塑料存在的問題[12]。 a b 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 注塑 CAE 技術(shù)的 研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 塑料模具在制造業(yè)中有著舉足輕重的地位。 目前 注塑成型 CAE 技術(shù)在國(guó)外已得到了普遍應(yīng)用 ， 國(guó)內(nèi)開展塑料成型數(shù)值模擬研究起步較晚，對(duì)于注塑成型 CAE 的應(yīng)用主要是依賴國(guó)外的 CAE 系統(tǒng)和設(shè)備，自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)很少。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 4 課 題研究?jī)?nèi)容 和 研究方案 課題研究?jī)?nèi)容 課題 以小型轎車內(nèi)飾門板部件為研究對(duì)象，先用有限元軟件對(duì)其進(jìn)行模擬仿真分析，然后根據(jù)分析的結(jié)果設(shè)計(jì)出模具。成型前準(zhǔn)備主要包括對(duì)原料加工；注塑過程主要包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模等；塑件后處理主要包括退火處理和調(diào)濕處理 [27]。 冷卻階段自熔體進(jìn)入模具型腔起就開始，填充階段完成 后冷卻速度加快，當(dāng)達(dá)到產(chǎn)品的頂出溫度時(shí)，利用頂出裝置將產(chǎn)品從模具中取出。 短射一般發(fā)生在制品的薄壁區(qū)域和遠(yuǎn)離澆口的區(qū)域。 (2) 干燥程度較低 的 材料存在水分，水分會(huì)在材料中形成氣體，這些氣體在塑件成型后會(huì)產(chǎn)生氣穴。 改善熔接痕 可采取以下幾項(xiàng)措施： (1) 采用熱流道進(jìn)行澆注 。 (2) 外部應(yīng)力 產(chǎn)生 的龜裂 外部應(yīng)力主要 由 產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理 引起 如尖角 。 (3) 工藝參數(shù)方面：注塑壓力過大、保壓壓力過大。 (3) 成型條件的原因： 過高的 螺桿轉(zhuǎn)速會(huì)使熔料局部溫度過高從而導(dǎo)致熔料熱分解產(chǎn)生燒傷，此時(shí)應(yīng)合理控制螺桿的轉(zhuǎn)速。 Moldflow 軟件有建模功能，但建模功能不強(qiáng)，可以通過其 它 建安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 9 模軟件 將模型 導(dǎo)入其中。 牛頓流體流變方程式： τ=ηγ (21) 式中 τ為切應(yīng)力，單位 Pa； η為比例常數(shù)（粘度），也稱牛頓粘度， η的大小反映了牛頓流體抵抗外力引起流動(dòng)變形的能力，單位 ； γ為單位時(shí)間內(nèi)流體產(chǎn)生的切應(yīng)變，一般稱為剪切速率，單位 s1。 (2) 運(yùn)動(dòng)方程： xPzyxpFzuwyuvxuutup xzxyxxx ????????????????????? ??????????? ??? (23) yPzyxpFzvwyvvxvutvp yzyyxyy ????????????????????? ??????????? ???(24) zPzyxpFzwwywvxwutwp zzyzxzz ????????????????????? ??????????? ??? (25) F、τ， P 分別為體力、偏應(yīng)力張量、壓力。 根據(jù)假設(shè)和簡(jiǎn)化，可以由前面的基本方程推出如下方程組： 0?? ????????? ??????? ??yvbxub (27) 0??????? ??????? zuzxp ? (28) 0??????? ??????? zvzyp ? (29) 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 11 (210) b 是型腔壁厚的一半， ?u 是 x 方向的平均流速， ?v 是 y 方向的平均流速 ， S是流動(dòng)率， 對(duì) (27)和 (28)兩式積分，可得速度場(chǎng)： bSxpu ????? (211) bSypv ????? (212) 將 ?u 、 ?v 帶入 (26)中得到壓力場(chǎng)控制方程： 0????????? ??????????? ???? ypSyxpSx (213) 熔體溫度在速度方向和厚度方向都會(huì)發(fā)生變化，劃分網(wǎng)格時(shí)需要沿壁厚方向劃分差分網(wǎng)格，對(duì)每個(gè)單元體在壁厚方向上劃分為 N 層，運(yùn)用有限元和有限差分混合法對(duì)能量方程（ 210）進(jìn)行熱對(duì)流項(xiàng)、粘性項(xiàng)、瞬態(tài)項(xiàng)和熱傳導(dǎo)項(xiàng)的計(jì)算就可以得到溫度場(chǎng)。 中面網(wǎng)格由三節(jié)點(diǎn)的三角形單元組成，網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中間處，形成單層網(wǎng)格 ， 一般用于產(chǎn)品厚度方向遠(yuǎn)小于流動(dòng)方向尺寸 的模型 ，將三維流動(dòng)問題簡(jiǎn)化為流動(dòng)方向的二維問題 [36]。 圖 32 初次網(wǎng)格設(shè)置 根據(jù)這個(gè)網(wǎng)格設(shè)置劃分的網(wǎng)格如圖 33 所示 。 安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 圖 35 網(wǎng)格配向診斷 圖 35 是網(wǎng)格配向診斷圖，網(wǎng)格配向指網(wǎng)格單元的取向?？梢灾饾u以 5mm 縮減來重新劃分幾次網(wǎng)格，得到理想匹配率的網(wǎng)格尺寸 為全局網(wǎng)格 5mm， 弦高 ，合并公差 ， 如圖 36 所示 。 圖 310 最終的 網(wǎng)格 配向診斷 從圖 310 中可以看出網(wǎng)格顏色和圖中右邊條幅“頂部”顏色一致，網(wǎng)格配向正確。 表 31 常用塑料特性和用途 [40] 聚乙烯（ PE） 聚丙烯（ PP） 聚氯乙烯(PVC) 聚苯乙烯（ PS） 共聚丙烯腈 丁二烯 苯乙烯（ ABS） 聚酰胺（ PA） 聚碳酸酯（ PC） 聚砜（ PSU） 性質(zhì) 密度和結(jié)晶度較低，質(zhì)地柔軟，透明性好 絕緣性好，抗彎疲勞強(qiáng)度高 化學(xué)穩(wěn)定性高，不易燃燒 剛性大，電性能優(yōu)良 較高沖擊強(qiáng)度，良好機(jī)械性能 有良好的力學(xué)性能，較低的熔融粘度 在溫度變化大時(shí)能保持良好的尺寸 對(duì)溫度很敏感 用途 用于制薄膜和日用品 用于制作機(jī)械零件，各種