【導讀】論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品及成果的內(nèi)容。所寫的內(nèi)容負責，并完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。許論文被查閱或借閱。本人授權(quán)安徽工程科技學院可以將本學位論文。掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。保密□，在年解密后適用本版權(quán)書。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，涉密論文按學校規(guī)定處理。轎車塑料件能滿足轎車行業(yè)發(fā)展的需求，因而在轎車上。傳統(tǒng)方法在開發(fā)轎車重要的塑料內(nèi)飾車門時主要。課題采用注塑CAE技術(shù)分析轎車車門部件的注塑成型過程，位置方案；以分析的結(jié)果為依據(jù)設(shè)計出澆注系統(tǒng)。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)，以這些分析的結(jié)果為依據(jù)設(shè)計了模具，從而提高了模。具設(shè)計效率，并為實際的塑料件注塑成型提供了科學指導。

　　

【正文】 5 是網(wǎng)格配向診斷圖，網(wǎng)格配向指網(wǎng)格單元的取向。正確的網(wǎng)格配向是網(wǎng)格外表面和圖中右邊條幅“頂部”顏色一致，網(wǎng)格內(nèi)表面和圖中右邊條幅“底部”顏色一致，這樣模型從外部看需要網(wǎng)格顏色全部和圖中右邊條幅“頂 部”顏色一致才是取向正確。從圖中標識的配向不正確單元可以看出，網(wǎng)格顏色和圖中右邊條幅“底部”顏色一樣的一些取向錯誤網(wǎng)格。 這時要進行重新劃分網(wǎng)格和網(wǎng)格的修復。網(wǎng)格的修復方法有自動修復和手動修復。自動修復運用網(wǎng)格修復向?qū)硇迯途W(wǎng)格。手動修復有重新劃分網(wǎng)格法、刪除問題網(wǎng)格法、插入移動合并節(jié)點法、重新創(chuàng)建單元法、單元取向法等。重新劃分網(wǎng)格時，網(wǎng)格尺寸設(shè)置越小，匹配率越高?？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 36 最終 網(wǎng)格 設(shè)置 安徽工程大學碩士學位論文 16 修復后的網(wǎng)格 如圖 37 所示 。 圖 37 最終劃分的網(wǎng)格 查看網(wǎng)格統(tǒng)計：三角形單元數(shù)目 18538 個，節(jié)點數(shù)目 9299 個，柱體單元數(shù)目 0 個，網(wǎng)格連通區(qū)域 1 個，網(wǎng)格體積為 ，網(wǎng)格面積為 ；自由邊數(shù)目 388 個，共用邊數(shù)目 27547 個，交叉邊數(shù)目 0 個；配向不正確的單元數(shù)目 0 個；相交單元數(shù)目 0 個，完全重疊的單元數(shù)目 0 個，復制柱體單元數(shù)目 0個；三角形最小縱橫比為 ，三角形最大縱橫比為 ，三角形平均縱橫比為 ；網(wǎng)格匹配百分比為 %，相 互百分比為 %。 合理的網(wǎng)格要求：網(wǎng)格連通性為 1，最大縱橫比在 20 內(nèi)，平均縱橫比小于 6，網(wǎng)格匹配率大于 50%。將劃分后網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計信息和合理的網(wǎng)格要求標準進行比較后，網(wǎng)格滿足要求。 網(wǎng)格的診斷如 圖 38,39,310 所示 。 圖 38 最終 的 網(wǎng)格 縱橫比診斷 從 圖 38 中 可以看出，最大網(wǎng)格縱橫比為 ，滿足網(wǎng)格縱橫比的要求。 安徽工程大學碩士學位論文 17 圖 39 最終的 網(wǎng)格 連通性診斷 從 圖 39 中可以看出模型網(wǎng)格顏色和圖中右邊條幅“已連接”部分的顏色一致，模型網(wǎng)格連通性為 1，滿足網(wǎng)格要求。 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。 從上述網(wǎng)格診斷圖分析可以證明網(wǎng)格合理。 澆注系統(tǒng)設(shè)計 澆注系統(tǒng)指模具中從注射機噴嘴到型腔的塑料流動通道 ， 可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注系統(tǒng)兩大類型 [38]。普通澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口和冷料穴組成 ， 如圖 311 所示 。設(shè)計澆注系統(tǒng)時，應從以下幾個方面綜合考慮 [38]： (1) 通過澆注系統(tǒng)中澆口位置的合適選擇 以獲得外形清晰、尺寸穩(wěn)定、內(nèi)應力小、無氣泡、無縮孔、無凹陷的制件； (2) 制品的外形、尺寸 和對外觀的要求也影響著整個澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸； (3) 多腔模中型腔的數(shù)量直接關(guān)系著澆注系統(tǒng)中分流道的布置； 安徽工程大學碩士學位論文 18 圖 311 臥式注射機用模具的澆注系統(tǒng) [38] 1主流道襯套； 2主流道； 3冷料井； 4分流道； 5澆口； 6型腔 理論最佳澆口位置分析 澆口位置的選擇非常重要， 直接影響到塑件在注塑過程中的充填 行為 、 收縮行為 、 翹曲 變形以及塑件的 最終尺寸 、 機械性能水平 和 表面質(zhì)量 等 [39]。 理論最佳澆口位置指軟件根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)特點分析出的最佳澆口位置。在理論最佳澆口位置分析之前要進行材料和注塑機的 選擇。 塑料件常用的材料 性質(zhì)和用途如表 31 所示 。 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，抗彎疲勞強度高 化學穩(wěn)定性高，不易燃燒 剛性大，電性能優(yōu)良 較高沖擊強度，良好機械性能 有良好的力學性能，較低的熔融粘度 在溫度變化大時能保持良好的尺寸 對溫度很敏感 用途 用于制薄膜和日用品 用于制作機械零件，各種殼體之類 用于制作防腐管道之類 常用于制造儀表外殼和各種電氣設(shè)備 常用于各種機械內(nèi)飾件殼體 常用于制作軸，軸承外殼之類 常用于凸輪，蝸桿外殼之類 用于制造開關(guān)，電刷等電子元件 安徽工程大學碩士學位論文 19 ABS 樹脂 除具有表 31 中所列的有較高沖擊強度外，還具有其它方面的優(yōu)點 ： 耐低溫性 、 耐熱性 、 耐化學藥品性 以 及 優(yōu)良的 電氣性能 ； 具有 塑件成 品尺寸穩(wěn)定、 容 易加工、表面光澤好等特點 ；便于 著色 、 涂裝 ；可以進行 熱壓 、 粘接電鍍 和 焊接等二次加工 [41]?，F(xiàn)在人們對 轎車 內(nèi)飾 件向著 耐熱、耐候 、 美觀 和 低氣味等 目標追求，而 ABS 的各種良好性能 可以 滿足這種需求，所以被廣泛地 用作轎車 塑料件的原材料 ，所以課題零件選擇 ABS 材料。 課題選用的 ABS 材料的牌號為 Bulksam TM21，材料制造商為 UMG ABS Ltd，熔體密度為 ，固體密度為 ；彈性模量為 2240MPa，泊松比為 ，剪切模量為 MPa；材料拉伸斷裂點 50%，屈服極限 100MPa。 課題選用 ABS 材料 的工藝參數(shù)：材料適用的模具表面溫度范圍為 45℃ 到85℃ ，推薦的模具表面溫度范圍為 65℃ ；材料的熔體溫度范圍為 235℃ 到 275℃ ，推薦的熔體溫度為 255℃ ；材料的玻璃化溫度為 110℃ ；最大剪切應力為 MPa；注射速率范圍為 148cm3/s 到 168cm3/s，推薦的注射速率是 159 cm3/s；保壓壓力范圍為 140 MPa 到 160 MPa，推薦的保壓壓力為 MPa[42]。 選擇軟件默認的注塑機，注塑機最大鎖模力 4000tonne，注塑機最大注射壓力 500MPa，注塑機最大注射速率 500cm3/s。 根據(jù)選擇的材料和注塑機進行注塑工藝設(shè)置如圖 312。 圖 312 工藝設(shè)置 按照 圖 312 的注塑 工藝設(shè)置進行理論 最佳澆口位置分析， 可得 理論最佳澆口如圖 313 所示： 安徽工程大學碩士學位論文 20 圖 313 理論最佳澆口 從 圖 313 中可以看出最佳澆口區(qū)域處于零件側(cè)面處，但是零件要求表面光潔，所以為了零件表面質(zhì)量澆口應該開設(shè)在側(cè)邊，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)，澆口開設(shè)在兩個長側(cè)邊較合適。零件長 803mm， 寬 294mm， 平均厚度 2mm，采用多澆口澆注；零件屬于薄板零件，采用兩個澆口較合適。側(cè)邊處最佳澆口區(qū)域根據(jù)圖中右邊條幅所示在 零件 圖 中 可以看出 ； 這樣在側(cè)邊最佳澆口區(qū)域處選擇一點作為第一個澆口位置，選擇的第一個澆口位置如圖中 A 點所示。以 A 點為第一個澆口位置再進 行第二次最佳澆口分析以確定第二個澆口位置， 如圖 314 所示 。 圖 314 第二澆口位置選擇 從圖中可以看出，深色區(qū)域為第二個最佳澆口位置，同樣為了使零件表面光潔， 第二個 澆口位置 也 只能開設(shè)在側(cè)邊。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)， 可以 選擇四個節(jié)點作為第二個澆口位置。四個預選節(jié)點分別如圖中標識為 B、 C、 D、 E 點。這樣可以制定出 四 套澆口位置方案 ； A、 D 兩澆口位置構(gòu)成方案一， A、 E 構(gòu)成方案二， A、B 構(gòu)成方案三， A、 C 構(gòu)成方案四。 對每個澆口位置方案進行模擬分析，預測澆口位置方案是否可行，并對可行的澆口方案進行比較分析以確定出最佳澆口 方案。下文將從充填時間 、型腔殘余應力 、 流動前沿處溫度 和成型缺陷等方面分別對澆口方案進行分析。 安徽工程大學碩士學位論文 21 實際最佳 澆口位置 分析 澆口位置 A、 D 構(gòu)成 澆口位置方案一 ， A 點距大端 275mm， D 點距大端285mm，如 圖 315 所示。 圖 315 澆口位置方案一 充填時間指塑料熔體從澆口處進入模腔直到整個模腔充滿的一段時間 [43]。對澆口位置方案一進行流動分析后查看充填時間如圖 316 所示 。 圖 316 方案一 充填時間 從充填時間圖可以看出，澆口位置方案一的充填最后區(qū)域出現(xiàn)充填不足，這樣 注 塑 出來的產(chǎn)品就會缺邊 ；這種缺陷因為最后充填的最薄區(qū)域離澆口位置 D點很遠而產(chǎn)生。 所以 不能采用 澆口位置方案 一 。 安徽工程大學碩士學位論文 22 澆口位置 A、 E 構(gòu)成 澆口位置方案 二 ， A 點距大端 275mm ， E 點距大端350mm，如 圖 317 所示。 圖 317 澆口位置方案 二 對澆口位置方案二進行流動分析后，查看分析結(jié)果如 圖 318。 圖 318 方案 二充填時間 從圖 318 可以看出，塑件充填完全，沒有出現(xiàn)欠注現(xiàn)象，充填時間是 。在最后充填的兩側(cè)區(qū)域取兩點查看的充填時間是 和 ，相差 ， 基本實現(xiàn)充填平衡。從充填時間圖角度看，這種澆口位置方案合理。 熔接痕一般產(chǎn)生于兩股料流相遇時，多產(chǎn)生于多澆口澆注方案中。熔接痕的出現(xiàn)會影響塑件的外觀和強度。熔接痕的出現(xiàn)是很難免的，但一般要求不能讓熔接痕出現(xiàn)在塑件應力集中的部位以及塑件的主要表面區(qū)域 [44]。熔接痕如圖 319所示。 安徽工程大學碩士學位論文 23 圖 319 方案 二熔接痕 從圖 319 中 可以看出，在塑件主要表面處出現(xiàn)了熔接痕。 圖中兩個澆口位置分布在塑件兩側(cè)，從澆口位置處流入的塑料熔體在塑件主要表面區(qū)域相遇而形成圖中熔接痕， 主要表面區(qū)域出現(xiàn)的這些熔接痕將會對塑件強度有很 嚴重的影響，而且這些熔接痕難以去除，將大大影響塑件的外觀。所以，圖中出現(xiàn)的熔接痕情況是不能接受的，這種澆口位置方案是不能采用的。 澆口位置方案 三和方案四 如圖 320 所示 。方案三由澆口位置 A、 B 構(gòu)成， A點距大端 275mm， B 點距大端 225mm；方案四由澆口位置 A、 C 構(gòu)成， C 點 距大端 320mm。 圖 320 兩種 澆口位置方案 (a)方案三 (b)方案四 a b 安徽工程大學碩士學位論文 24 下面將從充填時間、流動前沿處溫度、頂出時的體積收縮率等方面對這兩種澆口位置方案進行全面考察。通過分析比較達到兩個 目的：第一，考察這兩種澆口位置方案是否可行；第二，在這兩種澆口位置方案中選擇較好的方案。 (1) 充填時間 充填時間圖可以考察出充填是否完全，如果充填不完全，產(chǎn)品將成為廢品。另外從充填時間圖也可以分析出充填是否平衡。 圖 321 兩種方案的 充填時間 (a) 方案三 (b) 方案四 從圖 321 中可以看出，澆口位置方案三和澆口位置方案四充填充分，沒有出現(xiàn)欠注現(xiàn)象，所以澆口位置方案三和澆口位置方案四從充填角度來說可以采用。從澆口位置方案三充填時間圖上最后充填區(qū)域取兩個節(jié)點的充填時間是 和 ，相差約 ，充填平衡性不強；澆口位置方案四最后充填區(qū)域兩節(jié)點的充填時間是 和 ，相差約 ，充填平衡性也不強。從充填時間圖可以看出，澆口位置方案三的充填時間是 ，澆口位置方案四的充填時間是 ，兩種方案的充填時間差不多，從充填時間角度說，兩種方案優(yōu)劣差不多。 (2) 流動前沿處溫度 流動前沿處溫度指塑料熔體流到型腔各處的溫度 [44]。流動前沿處溫度差異越大，塑件翹曲變形越大，塑件越容易產(chǎn)生開裂等缺陷。流動前沿處溫度的變化要在材料的熔體溫度范圍內(nèi)，如果溫 度過高，材料將會發(fā)生降解，溫度太低，將會發(fā)生滯留，出現(xiàn)短射 [44]。 ABS 材料的熔體溫度范圍為 230℃ 到 280℃ ，所以流動前沿處溫度要在這個范圍內(nèi)澆口方案才是可行的。 a b 安徽工程大學碩士學位論文 25 圖 322 兩種方案的 流動前沿處溫度 (a) 方案三 (b) 方案四 流動前沿處溫度的變化是個很復雜的過程，受到剪切速率和塑件壁厚以及澆口位置等影響。剪切速率產(chǎn)生剪切熱可以使溫度升高，壁厚薄的區(qū)域會出現(xiàn)滯留現(xiàn)象 就 會降低溫度，澆口位置不同則溫度的變化又會不同。 如圖 322 所示， 澆口位置方案三流動前沿溫度圖左邊部分溫度先降低后上升，降低 區(qū)域是溫度隨熔體流動溫度場的降低，溫度上升區(qū)域是因為剪切速率產(chǎn)生的剪切熱使得溫度上升；圖的右邊溫度一直都是上升的，主要是剪切熱作用。澆口位置方案四流動前沿溫度圖左邊溫度先上升是剪切熱使之上升；右圖先降低后升高，先降低是由于溫度場隨熔體前進的降低， 后升高 是 由于剪切熱作用 。從圖中可以看出，澆口位置三流動前沿處最 小 溫度是 ℃ ，最 大 溫度是 ℃ ，溫度變化范圍在 ABS材料熔體溫度范圍 230℃ 280℃ 范圍內(nèi)，材料不會發(fā)生降解和滯留現(xiàn)象，從流動前沿處溫度來說此種方案可以采用；澆口位置四流動前沿處最大溫度 ℃ ，最小溫度 ℃ ，溫度范圍也在 ABS 材料的熔體溫度范圍 230℃ 280℃ 內(nèi)