基于CAE的注塑成型浇注系统与冷却系统的研究

摘要

当今，随着塑料工业的迅速发展，塑料制品在许多工业部门的应用范围越来越广，这就使产品对注塑模具的要求越来越高，传统的注塑模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。注塑模CAE技术可在模具制造之前，在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计中潜在的缺陷，突破了在传统的注塑机上的反复试模、修模的束缚。同传统的模具设计相比，CAE技术在提高生产率、保证模具设计和产品质量，降低成本、减轻劳动强度，起到了不可估量的作用。因此对CAE技术在注射模具设计中的应用进行研究是完全有必要的。 本文从介绍注塑模CAE技术的内容、方法及其发展着手，阐述了流动模拟分析、冷却模拟分析等分析原理，并对模拟分析软件MPI(Moldflow PlasticsInsight)的作用和功能做了详细的介绍。本文以MPI为工具，对注塑过程中所涉及的流道设计、浇口设计进行了比较深入的研究，提出了切合实际并提高产品质量的流道优化算法。根据冷却系统设计参数对模温的影响，对模具冷却系统的优化设计进行了初步的研究。最后以磁疗仪后盖壳为实例进行CAE模拟，其塑料熔体的充填、流动和模具的冷却是注塑过程中几个重要的过程。通过对后盖壳产品的实体CAD模型进行有限元网格的划分和修改，在模型上设置不同的浇口类型方案来分析比较制件成型过程中的熔接线位置、气穴位置以及如时间、压力等影响制品质量的工艺参数，确定最佳的成型方案。最后对所选择的成型方案做进一步的优化分析，使熔体冷却均匀、充填平衡，以减小塑件的翘曲变形，使制件达到最佳的注塑效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2注塑模CAE技术在国内外的发展现况

1.3注塑模CAE技术的发展趋势

1.4注塑模CAE的商品化软件

1.5本论文的研究内容

第二章注塑模CAE模拟分析原理

2.1注塑模CAE的内容

2.2注塑模充填过程的数学模型

2.2.1塑料熔体的流动特点

2.2.2填充过程塑料熔体的流变学粘度模型

2.2.3型腔充填流动过程的数学模型

2.2.4浇注系统充填过程的数学模型

2.2.5数值计算

2.3注塑模保压过程的数学模型

2.3.1假设和简化

2.3.2型腔内保压过程的控制方程

2.4注塑模冷却过程的数学模型

2.5应力翘曲分析过程的数学模型

2.6本章小结

第三章基于CAE技术的注塑模浇注系统和冷却系统的优化设计

3.1注塑模CAE技术

3.1.1 CAE技术的应用

3.1.2发展CAE的关键技术

3.2 MoldFlow软件介绍

3.2.1 CAE软件的选用

3.2.2 MoldFlow的分析原理

3.2.3注塑成型分析模拟

3.3流动分析在流道设计中的应用

3.3.1流道的截面形状

3.3.2流道尺寸设计

3.3.3流道布置与平衡

3.3.4流道优化算法

3.3.5流道优化设计实例

3.4流动分析在浇口设计中的应用

3.4.1浇口的特征及类型

3.4.2浇口数量和浇口位置

3.4.3浇口平衡

3.4.4最佳浇口位置分析

3.5冷却系统设计

3.5.1冷却系统的设计

3.5.2冷却系统优化设计

3.5.3二维冷却系统分析模型

3.6本章小结

第四章注塑过程数值模拟的应用实例

4.1引言

4.2分析前处理

4.2.1产品的结构特点分析

4.2.2模型导入及有限元网格划分、修改

4.2.3制品材料和生产设备的选取

4.3注塑产品的CAE流动分析

4.3.1浇注系统的设置

4.3.2流动模拟结果的分析

4.3.3浇口的方案分析与确定

4.4注塑产品的CAE冷却分析

4.4.1冷却管道的布置

4.4.2冷却结果分析

4.5注塑产品的翘曲分析

4.6本章小结

第五章结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢