塑料工艺分析汇总

1、武夷学院实验报告 课程名称： 塑料成型工艺及其模具设计 项目名称： 注塑成型工艺参数优化 姓名： 高志鹏专业：机械设计 班级： 2班 学号： 20124222038时间： 2015.6.10 一、 实验预习部分： 1. 实验目的： （1）了解注塑成型过程和成型工艺条件； （2）掌握注塑成型工艺参数的确定以及它们对制品结构形态的影响； （3）掌握模流分析软件的使用； （4）了解不同材料不同工艺的塑料产品工程分析方法。 2. 实验内容： 以卡扣塑料平板为例，应用正交试验法，结合 Autodesk Moldflow 模流工程分析软件， 有系统的进行实验，探讨注塑成型工艺参数与工艺条件对制品翘曲变形的

2、影响，进而求得最 小翘曲量的注射成型工艺参数。 3. 实验条件： （1）. 电脑 （2）.MOLDFLO软W件 （3）. 正交试验法教程 （4）. 模具分析软件使用教程 （5）. 塑料卡扣平板实验案例（含建模） 3. 实验原理与方法 本实验使用 Moldflow 模流分析软件， 通过数值模拟可以描述塑料在注塑成型时， 遭受热 力历程与行为变化，以及在模具内产生的速度分布、应力分布、温度分布、压力分布，并藉 此探讨冷却固化、翘曲变形和加工参数及模具设计参数的关系，本实验仿真卡扣塑料平板注 射成型过程， Moldflow 快速模拟加工工艺参数来寻求最佳成型参数，下图模流分析流程 : 实验指导教师签

3、字： 实验预习成绩（百分制） 实验过程记录部分： （一） 前处理 在 Moldflow Plastics Insight） 前处理过程主要是制品模型创建及导入模具分析软件， 并进行模型、网格划分与修改、材料选择、浇道系统设计与进浇位置选择和创建冷却系统。 制品划分网格后的有限元模型如图 2，图 3 为三种不同的成型工艺方案。 A俯视图 B正视图 C仰视图 D左视图 图 2 制品有限元分析模型 图3 制品成型工艺方案 实验过程中提供电子图档有限元分析模型，在此选择方案 一 二）实验材料 图4 试验材料选择 选用材料为奇美一般级 ABSP olylac PA-757 材质，为注塑成形所使用塑料，

4、在 Moldflow 材料数据库即可选用分析， 详见附 1 材料工艺参数推荐， 也可查阅 PA-757 材料特性表，针对 卡扣塑料平板，不像使用在机械结构上需要强大的机械强度，其较注重为注塑成形后的几何 公差，以及翘曲变形程度。 注塑机可以按照系统默认，或者按照自己需求进行选择。 在此实验选择材料为： ABS ，初设工艺参数如下： 塑料温度 (?C) 220 ，充填时间 (Sec) 1.5、保 压时 间(Sec) 18 、 冷却时间 (Sec) 18、开模时 间 (Sec) 2 、注射压力 (Mpa) 75 和保压压力 (MPa) 50 (三) 分析流程选择及工艺设置 本实验选取热塑性塑料的

5、充填+冷却+充填+保压+翘曲 的工程分析指令。 图 5 选择分析流程 充填与保压设定页面中如图 6 所示，充填控制有流速、螺杆速度与注射时间可选择，在此选择注 间进行仿真，而速度 / 压力切换也有注射压力、液压、锁模力等等可选择，这里选择注射压力 行切换，保压控制上直接选择保压压力 vs 时间来控制， 可以选择编辑曲线可弹出曲线设定的对话 依照所需要设定给予的保压压力和保压时间来控制保压压力曲线，如图7图 8： 图 6 充填与保压设定 图7 保压压力和保压时间来控制（阶段保压） 图8 保压压力和保压时间来控制（单一保压） 冷却设定页面图 9 包含了熔胶温度、开模时间，一般来说熔体温度在 Mol

6、flow 依照选择 的材料里，系统会推荐最佳注射温度，故在设定上熔胶不可超出容许温度，不然塑料容易烧 结，开模时间包含了开模 +顶出 +合模的综合时间， 在 Moldflow 无法将冷却时间独立出来， 需 要将注射时间与保压时间一起加总计算。 图 9 冷却设定 翘曲设定页面如图 10 所示，不同的网格划分方式会有不一样的成型条件设置，此研究采 用双层网格依照可选择的项目说明如下 : （1）考虑模具热膨胀 : 在射出成形过程中，模具温度 会随着熔体温度升高而升高，因此模具会产生热膨胀，引起模具模腔膨胀，致使塑件翘曲变 形。（2）分离翘曲原因 :引起翘曲的因素有三个， 选择此选项可在分析结果列出每

7、一种因素 （ 收 缩、冷却、分子取向 ）对翘曲变形量的影响。 （3）考虑转角影响 : 由于模具的限制会使塑件锐 角区域的厚度方向比平面方式的收缩更大， 此选项就是考虑了模具的限制对分析结果的影响。 （四）初始模拟分析结果 依照所建构之几何模型与仿真参数设定可按照分析需求进行以下各阶段分析： 1. 充填流动分析与保压分析 : （1）流动波前 （melt front advancement） 检查有无短射、包风和熔合线等等问题 （2）温度分布 （temperature disturbution） 可依据热量集中位置进行冷却改善 (3) 压力分布 (pressure distribution) 多点

8、入浇时可评估浇口压力问题，找出较佳入浇位置 (4) 剪切应力分布 (shear stress distribution) 检查剪切应力分布是否均匀，如不均匀可能产生压力集中，而造成翘曲产生 (5) 剪切率分布 (shear rate distribution) 剪切率与分子配向有关，若剪切率过高会拉断塑料高分子链，产生裂解 (6) 体积收缩率分布 (volumetric shrinkage distribution) 体积收缩取决于保压问题，不均匀收缩容易产生成品变形 2. 冷却分析 (1) 塑料温度分布 可判别塑料温度是否以降于顶出温度之下 (2) 冷却回路进出口温度分布 依据冷却回路进出口

9、温度可判定回路对于降低模具温度是否平均， 进出口温度差异过大， 表示冷却回路设计不当，容易产生成品变形 3. 翘曲分析 (1) 位移分布 (displacement distribution) 判别成品在整体变形和 x、y、z 方向各别单一的变形量 (2) 体积收缩率分布 (volumetric shrinkage distribution) 成品在温度降至常温的体积缩收变化，变化越严重表示成品翘曲或变形更大 (3) 变形翘曲量 在 Modflow 翘曲分析中可以得到总翘曲量和 x 、y 、z 分别的翘曲量，此研究中不针对总 变形量探讨，主要以改善影响质量的区域作为量测依据。 (五) 应用田口

10、实验计划法 因子又称为自变量，也就是在制程中或产品零组件中会影响质量特性质的参数，因子又 分为四种类 : 分为控制因子 (control factor)、信号因子 (signal factor) 和干扰因子 (noise factor) 或误差因子 (error factor) 。 1、选定质量特性 本实验的目的就是为探讨注射成型的成型参数对制品翘曲的影响，其翘曲量为其质量特 性，且为望小特征。 2、选定控制因子与水平 实验指导教师签字： 选定控制因子为：塑料温度 ( ?C)，充填时间(Sec) 、保压时间 (Sec) 、冷却时间 (Sec) 、 开模时间(Sec) 、注射压力(Mpa)和保压

11、压力 (MPa)，分别赋予三水平，控制因子水平如表 1所 示，相关参数为实际现场依照经验法则测试而定，搭配不同级距产生三组参数来进行计算机 仿真。 A-G的工艺参数可以根据实际需求进行合理选择。 实验操作成绩(百分制) 三、 实验结果与讨论： （1）计算机仿真数据结果分析 由控制因子对质量特性的因子反应分析结果可得知，控制因子对质量特性产生效应大小 依序为: 表1 成型工艺参数设定（添加底色注明最优组合） 因素 水平 1 水平 2 水平 3 A 塑料温度 220 230 240 B 充填时间 1.5 2 3 C 保压时间 18 20 25 D 冷却时间 18 21 24 E 开模时间 2 3

12、3.5 F 注射压力 75 80 85 G 保压压力 50 60 65 表2 实验数据表 所在列 1 2 3 4 5 6 7 翘曲 因素 塑料 充填 保压 冷却 开模 注射 保压 实验 温度 时间 时间 时间 时间 压力 压力 结果 实验 1 220 1.5 18 18 2 75 50 0.4970 实验 2 220 2 20 21 3 80 60 0.4758 实验 3 220 3 25 24 3.5 85 65 0.4450 实验 4 230 1.5 18 18 3 85 65 0.4423 实验 5 230 2 20 21 3.5 75 50 0.4252 实验 6 230 3 25 24 2 80 60 0.3971 实验 7 240 1.5 18 18 3.5 80 65 0.3965 实验 8 240 2 20 21 2 85 50 0.3806 实验 9 240 3 25 24 3 75 60 0.4972 实验 10 220 1.5 18 18 3 80 50 0.4911 实验 11 220 2 20 21 3.5 85 60 0.4730 实验 12 220 3 25 24 2 75 65 0.4378 实验 13 230 1.5 18 18 2 85 60 0.4413 实验 14 230 2 20 21 3 75 65 0.4223 实验 15