CAE技术对塑料注射成型的可行性分析

ｏ　ＣＡＥ技术对塑料注射成型的可行性分析　叶长青　湖南科技职业学院，湖南长沙。４１０１　１８　摘要：本文具体分析了案例的成型参数、进浇、充模、冷却等情况及模流过程中可能出现的问题，并与实际成型的结果　进行对比，验证了ＣＡＥ技术分析的可行性。由此可知，ＣＡＥ技术对塑料注射成型的工艺参数分析和模具设计有一定的理　论指导作用，对提高产品的质量和生产率有一定的实际意义。　关键词：ｃＡＥ技术；注射成型；流体；翘曲变形；　１引言　压力６８Ｍｐａ，保压３０　Ｍｐａ，保压时间１．４ｓｅｅ，射出时间　１．３　ｓｅｃ，冷却时间７　ｓｅｃ，实际水温２６￣Ｃ，冷冻水温　８￣Ｃ。　由于ＣＡＥ软件的建模、设计参数应用了动力　学、热学、流体动力学、线性和非线性积分求解等综　合参数，这就使得ＣＡＥ技术的应用非常广泛。既用　于潜艇、汽车、飞机等运输设备的模拟仿真，还用于　水利、电器设备的优化设计。尤其对塑料产品注射　成型的优化设计，给设计者带来很大的方便。因为　塑料熔体也是一种非牛顿流体，ＣＡＥ技术可以分析　流体的流动情况，流体的冷却定型及流体定型后的　变形程度。下面是用ＣＡＥ技术对塑料产品注射成　型的具体分析，并验证ＣＡＥ技术对塑料产品注射　成型分析的可行性。　２注射成型参数的分析　通过比较，ＣＡＥ技术分析结果与实际结果基本　相符。　３流体的流动性分析　３．１浇口位置及分流道截面尺寸大小的分析　浇口的位置和数量，与排气和熔接缝的数量、强　度有关，分流道截面尺寸大小，直接影响充模速度。　ＣＡＥ技术分析结果如下图１所示。　实际流道大小与浇口位置的分布如图２所示。　分析结果与实际结果完全一致。　（１）案例背景资料，制件外形尺寸为５８ｘ６４ｘ　ｌ１．５ｒａｍ，成型的塑料品牌为ＰＢＴ＋３０％ＧＦ。ＣＡＥ分析模　拟的模具结构是一模一穴，采用三板模点浇口进料。　（２）ＣＡＥ模拟分析成型参数为：流率５８％，注射　压力６５Ｍｐａ，保压３０　Ｍｐａ，保压时间１．４　ｓｅｃ，料流温度　２６５ｏＣ，模具温度８Ｏ℃，冷却介质水，水温１Ｏ℃，空气　温度２５℃。　（３）试模所选设备为Ｖｅ一１２０，注射机的额定参　数：锁模力１４０ｔｏｎ，注射量１７１ｇ，最大注射压力　１４１Ｍｐａ，最大流率１２６ｍｌ／ｓｅｃ，螺杆直径３８ｒａｍ，螺杆最　大行程１６０ｍｍ。实际使用的成型参数：流率６５％，注射　作者简介：叶长青，女，１９６５年生，湖南益阳人，高级讲师。主要从　事模具专业的教学和科研工作。　５６　ｗｗｗ．ｍｏｕｌｄ—ｃａ　ｎｅｔ　维普资讯 http://www.cqvip.com

实际浇口位置　图２实际进浇位置　３．２充模流动情况分析　流体流动情况的好坏，直接影响制件是否产生缺　陷，冷却是否均匀。通过ＣＡＥ技术分析如图３所示，料　流分别从浇口１、２、３向四周流动，浇口２处的凸台Ａ　已经充满，渐渐流向中间，最后流到制件的最中间。　图３模拟料流的流动　实际充模情况如图４所示，浇口２处的凸台Ａ与　ＣＡＥ技术分析有差异，分析的结果已经充满，而实际　的结果并未充满。　墼　２００７．Ｎｏ．３总７２期　图４实际料流的流动　３．３流体分析　由于熔接缝影响产品的强度，使产品在使用过程　中容易开裂，从而减少产品的寿命。所以，在设计浇注　系统时，一定要减少熔接缝的数量，提高熔接缝的强　度。通过ＣＡＥ模拟分析结果如图５所示。ｌ、２、３、４处　是熔接缝位置，其中第４处最为密集，见第４处放大　图。实际熔接缝的分布位置如图６所示，与ＣＡＥ模拟　分析结果比较，基本一致。　４分析产品的冷却情况（冷却水管的分布）　●　２　第４处放大『矧　空气　图５模拟熔接线和气泡产生的缺陷　ＷＷＷ　ｍｏｕｌｄ—ｃｒｌ　ｎｅｔ　５７　维普资讯 http://www.cqvip.com

，　‘　ｏ　２　第４处的熔接线　图６实际产生的熔界接线及缺陷　冷却水管的分布、水温的高低直接影响制件的质　量和生产率。如果水管分布不合理，使制件冷却不均匀　而产生翘曲变形；如果模具温度太高，制件会脱模不　下，延长冷却时间，则影响生产率。　ＣＡＥ技术分析凸凹模冷却水管的分布情况及水　路管经的大小如图７所示，实际分布情况管经大小如　图８所示。实际证明ＣＡＥ技术分析是比较合理的。　５８　ｖｃｖ￣／ｖｍｏｕｌｄ——ｃｎ　ｎｅｔ　动模冷却水管分布　定模冷却水管分布　图８　实际冷却水管的分布　５分析产品的翘曲变形及变形量的大小　ＣＡＥ技术分析产品的变形情况如图９所示，ｌ、２、　３、４、５、６为产品的测量点，变形量为：１：０．０８５ｍｍ２：　０．０９９ｍｍ，３：０．０９９ｍｍ，４：０．１　１９ｍｍ，５：０．１　１９ｍｍ，６：０．１３９ｒａｍ，　如果以１点测量基准，则变形量为：１：０．０１４ｍｍ，２：　０．０１４ｍｍ，３：０．０１４ｍｍ，４：０．０３４ｍｍ，５：０．０３４ｍｍ６：０．０５４ｒａｍ，　由这些数据可知，其相对最大变形量为０．０５４ｍｍ，产品　在所测范围内有第６号位置上翘，第１号位置下凹的　趋势。　实际上对四个成型后的产品测量，以第１点为基　准，所测得的实际变形量如表１：　表１实际变形量　点　＼制．；　・　塑件　二　塑件　■０塑件　四　塑件　变形量／ｍｍ　ｌ　０　０　０　０　，　０．Ｏ６　００５　０．０６　０．０４　０．０２５　３　～０．０３　－０．Ｏ９　－０．０７　－０．Ｏ６　－０．０６２５　４　０．０５　０．０ｌ　０．０６　０．０ｌ　０．０３２５　５　－０．０３　－０．０６　—０．０５　－０．０５　—０．０４７５　６　０．０ｌ　００５　０．０３　－０．０ｌ　０．０２　最大变形量　０．０９　（）．１４　（）．１３　０．１　０．Ｉｌ５　由表１数据可知，制件相对最大平均变形量为．　１　１５ｍｍ。数据表明：实际成型后的产品在第３号位置　下凹，在２号位置上翘，如图ｌ０所示。通过比较，　ＣＡＥ技术分析的变形情况与实际的变形情况有差　异。其变形量的差异为０．０６１ｍｍ。即实际变形量要大　些。其中有模具温度和料筒温度及室温的影响，还有　冷却定形的时间差等实际原因，使制件产生较大的　内应力。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００７．ＮＯ．３总７２期　４　・：　－：　ｒ｜ｆ！＝＝＝＝＝・・ｒ＝：＝｜Ｆ：　　图１０分析制件实际翘曲变形情况　６结论　通过ＣＡＥ技术对具体案例分析的结果与　实际成型产品测试结果的比较，可知，ＣＡＥ技术　对塑料注射成型的分析，其可行性比较大，但　有些参数与实际情况有出入，这是理论和实　际的差距，因为实际有许多因素的干扰，而理　论的分析排除了这些干扰因素。所以，现代化　的ＣＡＥ技术的确对塑件的成型、对提高产品　图９模拟分析制件翘曲变形情况　的质量有指导作用。但是，在具体实施过程中　必须综合考虑实际情况，才能真正提高产品　的质量和生产率。　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＣＡＥ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｆｅａｓｉｂｉｉｌｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ＹＥ　Ｃｈａｎｇ——ｑｉｎｇ　（Ｈｕｎａｎ　Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｃａｄｅｍｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ，４１０１　１８，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｇｒａｖｉｔｙ　ｃａｓｔｉｎｇ，ｆｅｅｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｏｌｉｎｇ；ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｃｃｕ￣ｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｌｆｏｗｉｎｇ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｕｓ　ｖｅｒｉｆｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ＣＡＥ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ＣＡＥ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃａｎ　ｇｕｉｄｅ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｍｏｕｌｄ　ｄｅ——　ｓｉｇｎ，ａｎｄ　ｗｉｌｌ　ｈｅｌｐ　ｔｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＣＡＥ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ；ｆｌｕｉｄ；ｂｕｃｋｌｉｎｇ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　巨轮股份：最大子午线轮胎模具制造企业　巨轮股份公司是国内最大的汽车子午线轮胎模具制造公司之一，技术水平、产品质量在行业处于领先地位。公司现已具有年　产２５００套模具的生产能力，产品遍布国内各大轮胎生产厂家，并远销意大利、美国、英国、印度等世界知名轮胎厂商。公司通过引　进德国ＡＺ技术，并不断自主创新，产品在性能、技术参数等方面可替代国外同类产品，具有较强的国内外竞争力。　预计未来５年轮胎模具行业将保持１０％以上的高速增长，而巨轮公司也将保持快速发展的势头。　ＷＷＷ　ｍｏｕｌｄ—ｃｒｌ　ｎｅｔ　５９