注射成型过程熔体前沿充填不平衡现象的试验研究

注射成型的充填平衡性问题是影响塑料制品成型精度的主要因素之一.注射成型过程中,塑料熔体充填型腔时流动前沿会产生左右偏移的现象,从而导致充填的不平衡.为研究这种充填不平衡现象的机理,设计出一套装有红外线纤维传感器的移动式温度测量系统,采用该系统及可视化手段对一模两腔注塑成型过程熔体流动前沿在型腔内的偏移现象进行观察和分析.试验结果表明,不同注射速率下流动前沿的偏移现象及偏移程度也不同,流动前沿的偏移与熔体在流道内的流动行为以及温度场的变化有关.根据试验结果及剪切热理论所建立的流道内熔体流动行为模型可以较好地描述熔体前沿充填不平衡现象的生成机理.流道内熔体流动的示踪试验表明该模型与实际情况相吻合.     

注塑模流道尺寸与型腔充填关系的实验研究

为充分发挥模具效能,提高生产力,降低单件成本,生产中经常使用一模多腔模具.优化分流道设计对模具来说是非常重要的.流道的主要作用是使熔体从喷嘴快速而顺畅地注入模具型腔内,微小塑件的注塑成型好坏很大程度上取决于流道的优化设计.笔者对微小塑件注塑成型过程中熔体流动充填过程进行了研究,一模四个微型型腔,分流道系统对称平衡布局,...     

注塑成形模拟技术在模具设计中的应用

在一模多腔的注塑模具设计中,合理地设计分流道和浇口的尺寸,保证塑料熔体以相同的成形压力和温度,在同一时间充满型腔一直是设计的重点和难点。以非自然平衡浇注系统为重点,阐述了浇道和冷却系统的优化算法以及如何利用华塑三维模拟成形分析软件进行流动模拟和工艺优化。     

基于MoldFlow组合型腔浇注系统的平衡设计

为了保证模具的数量与客户产品组装使用量相匹配,打印机中的2种齿轮采取2＋1组合模穴成型。利用MoldFlow软件提供的流道平衡分析模块,优化流程中各段流道的直径,使塑料熔体从主流道进入各型腔的压力保持相等,从而保证了熔体能够同一时间充满3个型腔,实现了3个齿轮的平衡浇注成型。     

小浇口进行注射成型加工时的优点

浇口是浇注系统中很关键的一段料流通道,除了主流道型浇口外,大多数浇口都是浇注系统中截面积最小的部位,其数值一般只有分流道截面积的3％-9％。对于服从牛顿流动规律的塑料熔体来说,由于其黏度与切变速率无关,大的浇口截面积可以降低流动阻力,提高熔体流速,这对于充模和成型质量都比较有利。而对于绝大多数不服从牛顿流动规律的塑料熔体,采用减小浇口截面积,却经常有可能使熔体切变速率增大,由于剪切热作用,将会导致熔体的表观粘度大幅度下降反而有可能比大截面浇口更有利于充模。至于采用小浇口成型时因增大流动阻力所引起的压力降,可在一定的范围内用提高注射压力的方法来补偿。一般来讲,采用小浇口进行注射成型时,具有以下优点。     

基于MoldFlow同模异穴注射模的流道平衡分析

多腔模的分流道设计原则要保证各型腔尽可能地同时充满,并均衡补料,以保证各腔塑件的性能、尺寸尽可能一致,而同模异穴模具要达到上述要求通过理论及经验判断难以实现的,而通过Mold Flow流动平衡分析功能可较好地满足平衡流道设计的要求。文中通过Mold Flow对一套同模异穴的模具的分流道进行流动平衡分析的实例阐述了Mold Flow流道平衡分析的全过程。     

基于Mold flow软件的组合型腔模具流动平衡设计

使用Mold flow软件对电器元件外壳组合型腔模具进行了流道平衡分析,结果显示,当分流道的直径分别为Φ4mm和Φ4.3 mm时,塑料熔体能够基本上在同一时刻充满各型腔,实现了塑料熔体的平衡流动,防止了由于流动不平衡而产生的过保压等缺陷。     

成型参数对聚合物注塑成型中困气特性影响的可视化分析

注塑成型的过程中,困气现象是制约制件性能的一个关键因素。以带凸台的环形制件的注塑成型过程为研究对象,通过可视化装置直接观察熔体在型腔内充型流动时困气行为的动态过程,探究成型参数(熔体温度、模具温度)对困气现象的影响机理。试验结果表明,在一定的模具温度和熔体温度的范围内,提高注射速度可以降低困气面积和困气位置距离;低速注射时,提高熔体温度或模具温度都可以降低困气面积和困气位置距离;高速注射时,随着熔体温度不断上升困气区域的面积和困气距离呈先上升后下降的趋势,而提高模具温度则会导致困气区域的面积距离不断增大。     

塑料注塑的CAD／CAE／CAM（Ⅰ）注塑流动过程的模拟与分析

在建立熔体在流道系统及型腔内流动的数学模型的基础上，采用混合有限元／有限差分求解，并用实例说明充填流动分析的应用。     

微注塑成形中熔体充模流动分析及其数值模拟

借鉴宏观熔体的流变学理论和建模技术,针对微尺度流道中的聚合物熔体流动特性,采用模型修正方法,建立反映微小通道中熔体流动特性的理论模型.同时,应用数值模拟方法,研究微尺度粘度、壁面滑移和熔体与模具间的表面传热系数对微小熔体流动的影响关系,并与相关试验数据进行比较.结果表明,微流道中的熔体粘度明显小于传统理论下的粘度值,且与微流道的特征尺寸成正比.随微流道特征尺寸减小,滑移系数也明显减小,壁面滑移速度则增大.考虑局部表面传热系数时微流道中的熔体温度分布具有尺寸效应.微尺度流道中的熔体流动行为与宏观熔体有许多不同.     

Runner design to improve quality of plastic optical lens

Although the layout of multicavity molds is a geometrically balanced design, when the melt flows into the runner, the shear-induced partial changes in material properties will result in intracavity imbalance. This study placed a rectangular flow restrictor within the tertiary runner of a precision optical lens mold to create melt turbulence through flow blocking. Due to polymer rheological characteristics, uniform melt temperature distribution in the runner channel could be obtained, making the temperature distribution inside the cavity more uniform, and reducing the thermal residual stress and warpage of injection molded parts. The optimal runner restrictor design is placing 5 mm away from the secondary runner centerline, making both the depth and the width of the block 3 mm. A relatively uniform melt temperature distribution with a maximum temperature difference of 1.1 °C can be achieved. Injection molds were fabricated according to the optimized restrictor design, and experimental verification was performed. The contour accuracy of a lens parallel to injection direction was improved from 10.44 to 5.03 μm. Therefore, this runner restrictor design can be applied to high-precision optical molds due to the ease of machining and the capability of improving the quality of optical lens.     

Experimental and numerical analysis of the temperature distribution of injection molded products using protruding microprobes

Injection molding has been one of the most important polymer processing methods for manufacturing plastic parts. In the process, the temperature is an important parameter that influences process features such as cycle times, crystallization rates, degree of crystallinity, melt flow properties, and molded product qualities. This study aims to, experimentally and numerically, examine the three-dimensional temperature distribution along the melt flow path of injection molded parts. A special experimental set-up, which includes an injection mold equipped with protruding microprobes for guiding embedded thermocouples, was designed and built to measure the temperature field along the flow path, i.e., inside the runner and the cavity, of injection molded products. The experimental results suggested that the disturbance induced by the probes remained negligible and precise temperature profiles could be measured at various positions inside the cavity. A significant increase of melt temperature was found to result from the viscous dissipation of the polymeric materials in the runner. Additionally, a commercially available code was employed to simulate and predict the temperature variation in injection molded parts. It was shown that the numerical simulation predicted better the temperature distributions inside the cavity than those along the runner.     

Mold surface roughness effects on cavity filling of polymer melt in micro injection molding

Micro injection molding presents many challenges in the injection-molding community. When the dimensions of the part (and thus the cavity of the mold) are small, micro-scale factors such as mold surface roughness may play an important role in the filling of polymer melt. This paper investigates the effects of mold surface roughness on cavity filling of polymer melt in micro injection molding. A disk insert, which has two halves with different surface roughness but with the same roughness mean lines, was used in the investigations. The ratio of flow area of the rougher half with the total flow area of the molded part is used to evaluate the significance of surface roughness effect. The experimental results revealed that mold surface roughness does resist the cavity filling of polymer melt in micro injection molding. For the limited range of injection rate investigated, it is not significant on the surface roughness effects. The increase of mold temperature will decrease surface roughness effects. The change of melt temperature within the range allowed by the process is insignificant for surface roughness effects.     

基于变粒度的注塑模流道多目标优化设计

现有多型腔注塑模流道优化设计通常对该复杂问题进行简化处理,仅将熔体流动平衡或低生产成本作为优化目标,缺乏准确而全面的设计方案优劣评价指标,难以获得真正最优的流道设计方案。针对此问题,提出采用变粒度策略来处理注塑模流道优化设计这一多目标多约束的复杂工程优化问题,在保证各型腔制品质量均衡性的同时兼顾注塑生产的成本和效率,建立不同粒度的注塑模流道多目标优化设计数学模型,在设计初期利用粗粒度模型快速获取通向整体最优解的方向,在此基础上逐渐细化模型的粒度,最终利用细粒度模型获取能使综合指标最优的设计方案。提出基于流动模拟和Pareto优于关系准则的注塑模流道多目标优化设计问题求解算法,并利用该算法求取不同粒度下流道优化设计问题的Pareto最优解。鼠标组合型腔流道的多目标优化设计实例验证了此方法的有效性。     

注射模具调温系统设计

模具温度(模温)指模具型腔和型芯的表面温度。不论是热塑性塑料还是热固性塑料成型,模具温度对塑料熔体的充模流动、固化定型、生产率及塑件的形状和尺寸精度都有重要的影响。主要介绍一防护罩制件注射模具调温系统设计方法,通过有效的对模具温度进行调节,对模具进行冷却或加热,必要时两者兼有,从而达到控制模温的目的。     

CAE技术在注塑成型浇注系统优化设计中的应用

注塑模浇注系统是塑料注塑成型模具设计中的关键技术之一,利用CAE软件Moldflow可对不同浇口位置进行流动模拟分析,预测可能存在的气泡和熔接痕的位置,为模具设计人员优化模具设计提供依据,提高一次试模的成功率。并经过实践证明,注塑成型中通过浇注系统位置的优化可以显著提高产品的质量。     

注射成型工艺参数对微结构零件复制度的影响

为改善微结构零件的复制度,以具有广泛应用前景的精细微结构零件——微透镜阵列为案例,将制品成型重量作为制品复制度的量化衡量指标,运用单因素实验方法实验研究了注射成型工艺参数（熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、保压时间）对微结构零件制品重量的影响规律。实验结果表明,增加熔体温度和模具温度能使保压压力更有效地通过浇注系统传递到微型腔,增加制品重量;成型重量大的制品,微结构的填充要好于重量轻的制品,微结构零件复制度与成型重量存在对应关系。制品重量可初步评价微结构零件的复制度,研究各工艺参数对制品重量的影响规律对提高微结构零件的复制度有重要意义。     

注塑模浇注系统位置的自动设计

注塑成型可以制作大量具有高精度和复杂型腔形状的制件,其中注塑模浇注系统位置的设定是整个模具设计中关键的一步,它决定了聚合物流动方向和流动平衡性。通过对型腔内前端熔体行为的研究,引入等效流长的概念,建立了单浇注系统位置优化问题。采用遗传算法自动搜索最佳浇注系统位置,使得不同主流动路径的等效流长差异最小,从而获得平衡的充填模式。通过两个算例表明,该方法可以快捷的得到优化的浇注系统位置。     

微细胞皿注塑模具变温系统设计

采用微细电火花技术铣削加工了细胞皿模具型腔,以聚丙烯(PP)为例进行了成形工艺数值模拟分析,结果表明,注射速率、模具温度、熔体温度对充模过程影响较大,模具温度需要达到120℃型腔才能充满。提出了油水电相结合的变模温技术,变模温实验结果表明,型腔温度从80℃变化到120℃大约需要6min。填充实验表明,油水电相结合的变模温技术对实现微注塑模具成形过程的变模温是可行的。