可视化注塑模具设计【文献综述】
模具设计文献综述

文献综述模具中的机械设计制造业信息化是企业发展的必要手段,国家将信息制造业的发展提高到关系国家生存的高度上来。
以信息化带动工业化,是信息化与工业化融为一体,相互促进,共同发展,是具有中国特色的跨越式发展的必经之路。
信息化主导下的产品设计具有设计直观快速,易于修改,管理简单,观察方便,产品成型分析等一系列的优势,因此信息化是未来发展的必然趋势。
1、我国模具基本情况我国模具生产最为集中的地区在珠三角和长三角地区,约占全国模具总产值的三分之二以上,模具发展有力地支持着这两个地区工业的快速发展。
从1999年至2009年产值从250亿元增长到979.45亿元,年均增长率在14.8%;进口从9.8274亿美元增至19.64亿美元;出口从1.328亿美元增至18.43亿美元;进口:出口从6.6:1跌至1.06:1。
表明了我国模具工业总产值呈逐年递增趋势,模具进口金额的增幅有逐年下降的趋势,出口比例逐年加大,同时反映我国模具任是供不应求的状态,仍为世界上模具年进口量较大的国家。
2、发展趋势随着我过模具行业的发展,简单模具的设计和制造都没有困难,模具行业将向大型、精密、复杂、高效、长寿命和多功能方向发展。
模具标准件的应用将日渐广泛,模具标准化及模具标准件的应用能极大地影响模具制造周期。
使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,而且能提高模具质量和降低模具制造成本另外采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模装置技术也会得到发展和提高。
3、存在的问题我国塑料模具行业与其发展需要和国外先进水平相比,主要存在六个方面的问题。
(1)发展不平衡,产品总体水平较低。
虽然个别企业的产品己达到相当高的水平,个别企业的部分产品已达到或接近国际水平,但总体来看,模具的精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相比尚有较大差距。
包括生产方式和企业管理在内的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。
(2)工艺装备落后,组织协调能力差。
注塑模具设计综述

第1章注塑模具设计综述随着塑料成品日益广泛的应用,在注塑成型过程中起着重要作用的模具越来越受到重视。
除了塑料成品的外表质量、成型精度完全由模具决定之外,塑料成品的内在质量、成型效率也受模具的控制,所以如何高质量,简明、快捷和尺度化地设计注塑模具,成为阐扬注塑成型工艺优越性、扩大注塑成品应用的首要问题。
在本章中将介绍注塑模具的组成、类型和设计程序等方面的内容。
注塑模具的布局组成注塑模具由动模和定模两局部组成,动模安装在注塑成型机的移动模板上,定模安装在注塑机的固定模板上。
在注塑成型时动模和定模闭合构成浇注系统和型腔。
开模时动模与定模别离以便取出塑料成品。
图1-1所示为典型的单分型面注塑模具布局,按照模具中各个部件所起的作用,一般可将注塑模具分为以下几个底子组成局部。
1—定位圈;2—主流道衬套;3—定模座板;4—定模板;5—动模板;6—动模板;7—动模底座;8—推出固定板;9—推板;10—拉料杆;11—推杆;12—导柱;13—型芯〔凸模〕;14—凹模;15—冷却水通道图1-1•成型部件:成型部件由型芯和凹模组成。
型芯形成成品的表里表形状,凹模形成成品的外外表形状。
合模后型芯和凹模便构成了模具的型腔,该模具型腔由件13和件14组成。
按工艺和制造要求,有时型芯或凹模由假设干拼块组成,有时做成2Pro/ENGINEER中文野火版教程——塑料模具设计整体,仅在易损坏、难加工的部件采用镶件。
•浇注系统:浇注系统又称为流道系统,它是将塑料熔体由注塑机喷嘴引向型腔的一组进料通道,通常由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。
浇注系统的设计十分重要,它直接关系到塑件的成型质量和出产效率。
•导向部件:为了确保动模与定模合模时能准确对接,在模具中必需设置导向部件。
在注塑模中通常采用四组导柱与导套来组成导向部件,有时还需在动模和定模上别离设置互相吻合的内、外锥面来辅助定位〔第节中会详细讲解〕。
为了防止在成品推出过程中推板发生歪斜现象,一般在模具的推出机构中还设有使推板保持程度运动的导向部件,如导柱和导套。
可视化注塑模具设计【文献综述】

毕业设计开题报告机械设计制造及自动化可视化注塑模具设计一、前言1.1工程背景人类社会的进步与材料的使用密切相关。
其中塑料是20世纪才发展起来的一类新型材料,是高分子材料中最大的一类,由于塑料具有品种多、性能各具特色、适应性广等优点,而且生产塑料所消耗的能量低,因此塑料工业的发展保持着旺盛的势头。
目前,注塑成型技术己经广泛的应用到了塑料制品的生产中[1],其中占很大比例的塑料制品是采用此项技术制成的。
虽然注塑成型技术已经是一项比较成熟的技术,但是随着注塑制品在家电、汽车等高科技领域的应用,对制品的质量、性能及产品更新换代提出了更高的要求。
但是高质量高精度高灵敏度的严格要求成为阻止塑料制品快速进入这些高尖领域的限制和束缚,如何提高注塑制品质量和性能成为该领域的重要研究课题。
注塑成型过程是一个高度非线性、时变性的多参数作用过程。
由于此过程具有多个参数相互作用并随时间变化的特性,所以每个参数对最后制件质量的优劣都具有不同程度的影响。
为了减少最终制件的质量缺陷、提高生产质量,需要对整个成型周期中工艺参数的值进行检测控制,使对最终制件质量影响较大的工艺参数值能保持在最佳的工艺窗口内,从而确保最终制件质量达到最优[2]。
高分子材料的成型方法主要有挤出成型、注塑成型、吹塑成型、压延成型、压制成型等,其中,注塑成型因可以生产和制造形状较为复杂的制品、易于与计算机技术结合、易于实现自动化生产等优点,在高分子材料的成型加工中占有极其重要的位置[3]。
注塑成型可以一次成型结构复杂的制品,应用很广[4],但由于材料、成型工艺、模具设计、制品设计及设备等各方面的影响,注塑制品常会出现各种表观缺陷,如:填充不足、凹陷与缩痕、变色与暗纹、熔接痕、银丝与剥层、乱流纹与喷射痕、无光泽与光泽不均匀、翘曲变形、表面划伤与龟裂等[5]。
1.2可视化技术概述可视化技术,是指对于高分子材料的实际成型过程,由固体到熔融态、混炼和分散举动、熔体冷却成型等全过程都可直接观察的一项研究方法。
注塑模具-文献综述格式模板

说明1.根据学校《毕业设计(论文)工作暂行规定》,学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。
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2.文献综述应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。
3.文献综述各项内容要实事求是,文字表达要明确、严谨,语言通顺,外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词,须注出全称。
4.学生撰写文献综述,阅读的主要参考文献应在10篇以上(土建类专业文献篇数可酌减),其中外文资料应占一定比例。
本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。
5.文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求,字数在2000字左右。
文献综述应与开题报告同时提交。
毕业设计(论文)文献综述第2章主题部分(居中小二黑体)(段前1行,段后0.5行) (说明:主题是综述主要内容的叙述部分。
一般要叙述所选研究题目的国内外研究现状;本研究至目前的主要他人研究成果;比较各种学术观点,阐明本研究的发展趋势;目前存在的问题。
对当前工作的现状,今后的发展趋势应作重点、详尽而具体地叙述。
)(格式参照第1章)下面为表、图的排版要求:表2-1 HDPE的主要性能指标(五号宋体)(表内字小五号宋体)密度/(g/cm3) 0.941~0.965 屈服强度/MPa 22~30 体积质量/( cm3/ g) 1.03~1.06 拉伸强度/MPa 27吸水率24h/(%) <0.01 拉伸弹性模量/GPa 0.84~0.95玻璃化温度/℃-120~-125 抗弯强度/MPa 27~40熔点/℃105~137 弯曲弹性模量/GPa 1.1~1.4 计算收缩率/(%) 1.5~3.0 抗压强度/MPa 22比热容/(J/(kg·K) 2310 抗剪强度/MPa —注:表要求绘制,不允许剪贴图2-1 原始铝合金磨痕形貌(五号宋体)毕业设计(论文)文献综述。
注塑成型工艺及模具设计发展趋势【文献综述】

毕业设计开题报告机械设计制造及自动化注塑成型工艺及模具设计发展趋势1前言部分1.1模具工业的地位用模具生产的塑料制品(简称塑料)具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗等特点,因此广泛用于仪器、仪表、家用电器、汽车行业。
模具又是“效益放大器”,用模具生产的最终产品的价值,往往是模具价值的几十倍、上百倍。
模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”,日本则称“模具是促进社会繁荣富裕的动力”。
[1]1.2我国模具现状分析整体来看,中国塑料模具无论是在数量上,还是在质量、技术和能力方面都有了很大进步,但与国民经济发展的需求、世界先进水平相比,差距人很大。
一些大型、精密、复杂、长寿命的中高档塑料模具每年人需要大量进口。
在总量供不应求的同时,一些低档塑料模具却供过于求,市场竞争激烈,还有一些技术含量不太高的中档塑料模具也具有供过于求的趋势。
[2]中国模具塑料行业和国外先进水平相比,主要存在以下问题:[1]发展不平衡,产品总体水平较低。
生产方式和企业管理等的总体水平与国外工业发达国家相比尚有10年以上的差距。
[2]工艺装备落后,组织协调能力差。
[3]大多数企业开发能力弱,创新能力明显不足。
[4]供需矛盾短期难以缓解。
[5]体制和人才问题的解决尚需时日。
在信息化代工工业发展的今天,我们既要看到成绩,又要重视落后,要抓住机遇,采取措施,在经济全球化趋向日渐加速的情况下,尽快提高塑料模具水平,融入到国际市场中去,以促进中国模具行业的快速发展。
[2]2主题部分2.1塑料成型方法2.1.1塑料概念塑料为合成的高分子化合物{聚合物(polymer)},又可称为高分子或巨分子(macromolecules),也是一般俗称的塑料(plastics)或树脂(resin),可以自由改变形体样式。
是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。
模具设计相关专业毕业论文之文献综述

模具设计文献综述1.前言模具是工业生产中的重要工艺装备,是国民经济各部门发展的重要基础,是衡量一个国家生产力发展水平的重要标志之一,模具已成为当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。
随着改革开放和国民经济的高速发展,推动了模具技术和模具工业的新发展,在仪器仪表、家用电器、交通、通讯等各行业中,75%的粗加工工业产品零件、50%的精加工零件由模具成形,绝大部分塑料制品也由模具成形[1]。
模具设计水平的高低、模具制造能力强弱以及模具质量的优劣,直接影响各种产品的质量、经济效益的增长及整体工业水平的提高,现代工业产品的品种发展和生产效益的提高,在很大程度上取决于模具的发展和技术经济水平。
模具工业已成为高新技术产业的一个重要组成部分,现代模具是高技术背景下的工艺密集型工业。
模具技术水平的高低,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
同时,模具产业带动作用很强。
现在很多地方开始重视模具行业的发展了,他们认识到当地的产业优势如果要发展,不发展相应的模具产业就没有后劲。
模具是效益放大器,模具是供给制品产业的,可以使相关工业的效益比自身增加约一百倍,因此它的带动作用就大。
模具的发展,不光是带动了自己行业的发展,而且向全国各地方提供模具,实际上是支持了全国相关行业的发展。
模具技术涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用,是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术,是冶金、材料、理化、计量、摩擦与润滑、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程[2]。
用模具生产制品所表现出来的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度是其他任何加工制造方法所不及的。
由此可见,模具制造业已成为与高新技术产业互为依托的产业,模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一[3]。
冲压是利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力,使其产生分离或塑性变形,从而获得所需零件的一种压力加工方法[4]。
注塑模具文献综述

毕业设计(论文)文献综述注塑模具的现状与发展趋势综述1 塑料制品发展概况塑料制品是采用塑料为主要原料加工而成的生活用品、工业用品的统称。
塑料的出现给人类带来了极大地便利,由于其有成本低廉、抗腐蚀能力强、可塑眭强、还可用于制备燃料油和燃料气,降低原油消耗等无可替代的优点,自发明之日起就广受欢迎,随着加工工艺的进步和技术的突破,塑料制品渗透进我们生活的方方面面,成为最重要的必需品[ 1 ]。
根据中国塑料加工工业协会统计数据,我国塑料制品行业塑料用量从2006 年的2802 万吨快速增长到2012 年的5782 万吨。
2013 年1 月~12 月,我国塑料制品行业累计完成产量6188 万吨。
在“十二五”期间,我国塑料产业要推进产业结构优化升级,努力提高产业技术水平,使塑料制品总产量的年增长率为13-15%。
2015年,预计塑料制品总产量可达到8000万吨。
塑料模具工业近20年来发展十分迅速,早在7年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和,塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛的应用。
近年来,人们对各种设备和用品轻量化及美观和手感的要求越来越高,这就为塑料制品提供了更为广阔的市场。
塑料制品要发展,塑料模具是塑料零部件及其制品行业的重要支撑装备,那么必然要求塑料模具随之发展。
绝大部分塑料制品的成型都依赖于塑料模具,因此塑料制品行业的快速发展对塑料模具行业形成了旺盛的市场需求。
尤其是近年来,我国汽车、家电等主机行业快速发展,产能持续增加,同时随着技术进步,塑料零部件使用比例持续上升,直接推动了我国塑料模具行业的快速发展。
塑料制品成形的方法虽然很多,其主要方法是注射、挤出、压制、压铸和气压成型等,但最主要的方法是注塑成形,世界塑料模具市场中塑料成形模具产量中约半数以上是注塑模具,而其中注射模约占成型总数的60%以上。
由于塑料产品应用前景可观,更新换代较快,也就要求注塑模也应跟上时代发展的步伐。
注塑模具制造技术文献综述

注塑模具制造技术摘要:高分子材料成型加工技术是一种国家经济发达程度旳标志之一。
由于最终体现材料作用旳是其制品旳品种、数量和质量,材料只有通过多种成型加工手段,形成最终产品(制品),才能体现其功能和价值。
而新材料、新产品、新技术旳产生在某种意义上取决于成型加工工艺技术和成型加工机械旳突破。
注塑成型是塑料制品成型旳一种重要措施。
几乎所有旳热塑性塑料、多种热固性塑料和橡胶都可用此法成型。
在中国,目前注塑制品约占塑料制品总量旳30%左右,注塑机占塑料机械总产值旳38%左右。
注塑成型可制造多种形状、尺寸、精度、性能规定旳制品。
注塑制品包括小到几克甚至几毫克旳多种仪表小齿轮、微电子元件、医疗微器械等,大到几公斤旳电视机、洗衣机外壳、汽车用塑料件,甚至几万克旳制品。
关键词:高分子材料/注塑成型/形状/尺寸/精度/性能1注塑模具制造技术旳发展趋势运用注塑模具CAX软件,设计与工程人员可完毕注塑制品构造模具概念设计、CAE 分析、模具评价、模具构造设计和CAM等虚拟与现实工作,运用注塑模流分析技术,能预先分析模具设计旳合理性减少试模次数,加紧产品研发,提高企业效率。
注射模旳重要性:1)塑料具有质量轻、比强度大、绝缘性好、成型生产率高和价格低廉等长处。
塑料已成为金属旳良好代用材料,出现了金属材料塑料化旳趋势。
2)由于汽车轻量化、低能耗旳发展规定,汽车零部件旳材料构成发生明显旳以塑代钢旳变化。
从国内外汽车塑料应用旳状况看,汽车塑料旳用量已成为衡量汽车生产技术水平旳重要标志。
3)注塑成型由于可以一次成型多种构造复杂、尺寸精密和带有金属嵌件旳制品,并且成型周期短,可以一模多腔,大批生产时成本低廉,易于实现自动化生产,因此在塑料加工行业中占有非常重要旳地位。
1.2C AX技术旳必要性1)老式旳塑料注射成型开发措施重要是尝试法,根据设计者有限旳经验和比较简朴旳计算公式进行产品和工艺开发。
因此开发过程中要反复试模和修模,导致生产周期长、费用高,产品质量难以得到保证对于成型大型制品和精密制品。
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毕业设计开题报告机械设计制造及自动化可视化注塑模具设计一、前言1.1工程背景人类社会的进步与材料的使用密切相关。
其中塑料是20世纪才发展起来的一类新型材料,是高分子材料中最大的一类,由于塑料具有品种多、性能各具特色、适应性广等优点,而且生产塑料所消耗的能量低,因此塑料工业的发展保持着旺盛的势头。
目前,注塑成型技术己经广泛的应用到了塑料制品的生产中[1],其中占很大比例的塑料制品是采用此项技术制成的。
虽然注塑成型技术已经是一项比较成熟的技术,但是随着注塑制品在家电、汽车等高科技领域的应用,对制品的质量、性能及产品更新换代提出了更高的要求。
但是高质量高精度高灵敏度的严格要求成为阻止塑料制品快速进入这些高尖领域的限制和束缚,如何提高注塑制品质量和性能成为该领域的重要研究课题。
注塑成型过程是一个高度非线性、时变性的多参数作用过程。
由于此过程具有多个参数相互作用并随时间变化的特性,所以每个参数对最后制件质量的优劣都具有不同程度的影响。
为了减少最终制件的质量缺陷、提高生产质量,需要对整个成型周期中工艺参数的值进行检测控制,使对最终制件质量影响较大的工艺参数值能保持在最佳的工艺窗口内,从而确保最终制件质量达到最优[2]。
高分子材料的成型方法主要有挤出成型、注塑成型、吹塑成型、压延成型、压制成型等,其中,注塑成型因可以生产和制造形状较为复杂的制品、易于与计算机技术结合、易于实现自动化生产等优点,在高分子材料的成型加工中占有极其重要的位置[3]。
注塑成型可以一次成型结构复杂的制品,应用很广[4],但由于材料、成型工艺、模具设计、制品设计及设备等各方面的影响,注塑制品常会出现各种表观缺陷,如:填充不足、凹陷与缩痕、变色与暗纹、熔接痕、银丝与剥层、乱流纹与喷射痕、无光泽与光泽不均匀、翘曲变形、表面划伤与龟裂等[5]。
1.2可视化技术概述可视化技术,是指对于高分子材料的实际成型过程,由固体到熔融态、混炼和分散举动、熔体冷却成型等全过程都可直接观察的一项研究方法。
可视化方法是研究高分子材料加工成型过程的重要手段。
近20年来它与CAE相辅相成,推动着高分子材料加工成型科学与技术的快速发展。
可视化方法对于发现加工成型过程中的某些未知现象,揭示成型缺陷的产生机理等方面有着不可替代的重要作用。
当前对于注射成型过程的研究主要采取CAE模拟的方法,通过计算机模拟整个注射过程并预测注射结果。
但是由于数值模拟过程中对于物理、热学或其他性质的简化使得相关研究结果同实际结果存在一定的出入,而且有些充模成型规律在当前的CAE模拟软件中还没有体现,只有通过其他研究手段才能够得到验证,如利用可视化技术进行研究的注射充模的充填平衡问题和喷射问题。
在充分发挥CAE数值模拟软件功能的基础上,对注射充模过程辅以可视化实验研究是很有意义的。
通过可视化技术可以直接观察模腔内树脂流动过程,验证CAE数值模拟结果,同时还能够明确各种注射成型缺陷的产生过程[6]。
1.3课题研究的意义注塑制品的成型是一个非常复杂的多因素共同作用的动态过程[7]。
在注塑成型过程中,由于成型条件、成型模具、注射机、辅助设备及成型环境等多种因素的影响,塑料制品会产生各种缺陷,使制品难以达到外观和尺寸精度的要求,甚至引起制品的物理机械性能的下降。
对于注射成型过程的研究可以采取CAE模拟的方法,通过计算机模拟整个注射过程并预测注射结果。
但是计算机模拟要想做到同真实的注射充模过程完全一致是很困难的,而且有些充模成型规律在当前的CAE模拟软件中还没有体现,只有通过其他研究手段才能够得到验证,如利用可视化技术进行研究注射充模的充填平衡问题。
在充分发挥CAE数值模拟软件功能的基础上,对注射充模过程辅以可视化实验研究是很有意义的。
注射充模的熔体流变情况决定着制品的微观和宏观结构(取向、结晶,熔合均匀性等),这些又直接影响制品的物理机械性能[8~13],因此,研究塑料充模流动问题有着重要的实践和理论意义。
对注塑成型过程运用可视化方法尤其是动态可视化方法,可以发现加工成型过程中的某些未知现象,揭示成型缺陷的产生机理等,正是因为可视化技术在注塑成型过程中发挥的这些重要的作用,近年来受到国际学术界的高度重视。
在可视化技术尚未出现之前,人们对模具内物料的流动情况一无所知。
只能凭经验和简单的公式来推测其流动情况。
现在有了可视化实验装置,我们就可以直观的观察注射成型的充模过程,发现缺陷的产生机理。
有了可视化实验研究条件,这些缺陷产生的机理便可以得到破解,从而找到避免缺陷产生的最佳方法,同时还可能发现注射成型过程中的某些未知现象。
在本课题中,通过设计制造一套经济适用的很好的用于可视化实验的注塑模具,为注射成型过程的可视化实验研究奠定了基础。
二、主题2.1可视化发展背景可视化方法最早用于注射成型是1951年Gilmore和Spencer提出的“透明模具”。
但是他们提出的可视化研究方案与注射成型加工实际情况差别较大;1987年北京化工大学王兴天教授研制了一副能够实时观察而且能够比较真实地表现注射充模过程的可视化模具。
当时,北京化工大学对在螺杆挤出塑化过程的可视化研究成果引起了国内外学术和工业届的极大关注,而对于注射充模成型的可视化研究还未引起重视,使得这项工作没能顺利进展。
1989年,日本东京大学横井秀俊教授从早期的高分子材料振动塑化成型研究转人注射成型可视化研究领域,顺应了当时日本现代制造业先进成型加工技术发展的潮流,他的研究得到了包括日精、FANAC、宇部兴产、东芝、丰田、日立、松下等数十家注塑机生产企业和特大型应用企业的大力支持,取得了丰富的成果并且培养了一大批优秀人才,有力地推动了日本高分子制品现代制造技术的进步[14]。
国内外研究人员在将可视化技术应用到注射成型研究中开展了大量的工作。
东京工业大学的LouisTredoux, Isao Satoh等人利用可视化技术首次对注射成型流痕缺陷的产生过程进行了研究,得到了流痕是由于紧接触线后方的正在固化的区域的不均匀热收缩引起的结论。
土耳其Gazi大学的A.Ozdemir, O.Uluer, A.Guldas等人利用可视化模具结合CAE模拟软件对热塑性材料H DPE和 PP注射充填流动行为进行研究,并研制用于自动记录可视化图像的软件,并对CAE模拟分析和可视化实验结果作了比较。
台湾长庚大学的Shih-Jung Liu等人利用可视化模具对水辅和气辅注射成型进行研究,对比了两种成型方式下动态可视化结果,研究发现水辅助成型相对于气体辅助成型更能得到壁厚均匀的成型结果[15]。
大连理工大学的张强等人总结、借鉴前人研究成果的基础上,设计了一副注射成型用可视化模具,利用Moldflow分析选择合适的工艺成型参数,并应用Ansys软件对关键部位前、后石英玻璃板进行了静力学和动力学结构分析[7]。
目前国外在将可视化技术应用到注射成型研究的工作中已经取得了一些比较成功的经验,而国内将可视化技术应用在注射充模过程的研究才刚刚起步,因此在这一领域具有巨大的研究潜力。
同时,可视化技术与CAE模拟技术的有机结合也将成为注射成型过程研究的一种重要手段[16]。
2.2注射成型可视化技术原理注射成型可视化技术主要有静态和动态两类。
静态可视化是在注射前对物料进行处理,成型以后再分析制品,目前可利用双料筒注塑机进行双色切换注射方式和单料筒注塑机脉冲着磁显影方式;动态可视化技术是利用高速摄影机直接拍摄模具内熔体流动,通过专门设计的可视化模具,使光线能够进人到模具型腔中,再通过高速摄影机拍摄熔体充模过程影像。
动态可视化技术改进了静态可视化技术只能通过加工前对材料的处理来追踪加工后物料去处的弊端,并使得对物料加工过程的观察从传统意义上的静态化、过程不可知化转变成了动态可视化技术中的可记录化、过程可知化。
通过实时观察整个注射充模过程可以在一定程度上验证以往的实际加工经验是否和真实情况相符合,同时,还能通过对真实充模过程的观察验证各种模拟软件如Mo1dFlow,Moldex3D等对树脂流动情况模拟的可靠性以及评估模拟中所采用的模型的合理性。
注射成型可视化技术的核心部件是注射成型可视化模具。
已有的可视化注射模主要分为以透射光方式观察与以反射光方式观察两大类[17]。
(1)以透射光方式观察的可视化模具。
以透射光方式观察的可视化模具如图1所示,型腔的上、下表面都设置透明玻璃窗口。
图1中,定模侧与动模侧都设置了石英棱镜窗口,照明装置与图像采集装置将分别位于型腔的上、下两侧。
当观察窗口采用石英棱镜时,可视化注塑模具的加工难度与制造成本都将大幅度提高,因为在塑料熔体的高压冲击下石英玻璃窗口容易发生碎裂,所以难以避免多次更换石英玻璃窗口的问题。
该模具只适于小尺寸的观察窗口。
(2)以反射光方式观察的可视化模具。
可视化注射模多用来观察注射成型的充模过程,因此多采用只需要型腔一侧为透明玻璃窗口的反射光观察方式。
如图2为日本东京大学产学共同研究所设计的一副以反射光方式观察的可视化模具。
光线通过石英棱镜进人型腔观察窗口,照亮型腔。
照射光线经塑料熔体与金属模腔反射后返回,被摄像装置收集,形成型腔区域内充填情况的图像。
图2的可视化模具采用了梯形剖面的玻璃作为观察视窗,形状比较复杂;且玻璃各接触面尺寸精度要求很高,从而使玻璃的加工难度大大增加。
同时模具一侧的观察孔尺寸较小,限制了观察区域的大小。
可视化技术在最近10年间取得了很大的进步,在塑料成型加工中作为最常用的实验解析方法得到了广泛认同。
根据应用目的不同可将可视化技术细分为两大类,分别是以验证CAE模拟结果为目的和以明确未知成型现象为目的。
前者是以基本的模型实验为研究对象,可视化技术应用的关键在于各种测量技术的应用,如速度分布、应力分布、温度分布等的测量。
后者主要用于如何再现成型缺陷的形成过程,并对一些已知现象进行定性、定量的分析。
通常是对现阶段CAE软件中还无法模拟的现象进行可视化实验分析。
在今后的可视化研究中,随着实验要求的逐步提高,可视化装置将不断地更新与完善。
2.3国内外注塑成型过程可视化实验研究的概况及发展趋势可视化方法是研究高分子材料加工成型过程的重要手段。
近20年来它与CAE相辅相成,推动着高分子材料加工成型科学与技术的快速发展。
可视化方法对于发现加工成型过程中的某些未知现象,揭示成型缺陷的产生机理等方面有着不可替代的重要作用,也越来越受到学术界的高度重视。
在可视化技术尚未出现之前,人们对模具内熔料的流动凭借现有的经验和简单的公式来推测其流动情况。
现在有了可视化实验装置,我们可以直观的观察注射成型的充模过程,逐步发现缺陷的产生机理。
同时通过可视化实验,可以更深入的理解这些塑料制品缺陷产生的机理,从而找到避免缺陷产生的最佳方法,同时还可能发现注射成型过程中的某些未知现象[18]。