大型塑料件注塑模浇注系统设计

利用模流分析软件Moldflow Plastics Advisers(MPA)对空调机面板注塑模6种构型不同的浇注系统分别进行注射成型流动分析。通过模拟空调机面板在一定成型材料、成型工艺条件下注射成型流动时的温度场、压力场、速度场,获得熔体流动前沿温度、实际注射时间、实际注塑压力、气穴位置、熔接痕位置等参数;在此基础上比较流动结果,预测空调机面板成型质量,确定最优的注塑模浇注系统设计参数,成功地解决了大型塑料件成型时可能出现的充模不足、熔接痕明显等质量缺陷,为模具设计提供了科学依据。     

注射成型充模流动模拟的边界元方法

有限差分法和有限元法用于注射成型充模过程数值模拟时，迭代过程和区域积分不可避免。本文通过对充模过程非线性压力控制方程的合理变换，将边界元方法引入充模过程的数值模拟，从而有效地避免复杂的迭代过程和区域积分。     

橡胶注射过程中压力变化的研究

对橡胶注射过程中的压力变化进行了理论与实验研究。充模流动模型的压力、能量控制方程分别为：选用高斯方法求解总体有限元方程。实验与计算分析对比证明．本文选用的数学模型和计算方法所得结果与实测结果基本吻合、该模型可用以代替大量的实验，对橡胶充模过程进行模拟，并用Ｇｒａｐｈｅｒ软件对数值结果进行处理，以图表直观地表达出各种因素对充模过程的影响。     

注射充模过程的数值分析

本文在 E.Broyer 提出的简化有限元法的基础上推导出求解压力场和速度场的差分方程。并研制了充模过程分析软件。对聚苯乙烯在矩形型腔中的充模过程的数值模拟表明理论与实验吻合得较好。     

气辅注射成型矩形腔中熔体流动的数值模拟

应用Hele-Shaw物理模型和改进的Ｃross流变模型对辅助射成型过程中充填区域内熔体的流动进行数值模拟,采用控制体积法对充模过程中的熔体前沿、熔体－气体边界进行跟踪,运用有限元／有限差分混合数值方法求解气体注射阶段的速度场、压力场、温度场,以图表的形式列举了不同时刻压力场的分布和充模过程中的流线图。在计算过程中,采用压力场和温度场耦合的方法。     

气体辅助注塑在彩电外壳中的应用

研究彩电外壳注塑和气体辅助注塑充模过程的计算机模拟和实际生产。应用动态应力流变仪测试材料流变性质,得到模拟所需n、B、τ、β、T_b等5个参数。考察熔体注射温度、注射时间、入口位置、材料性质对充模过程的影响,得到优化充模结果;还考察了气体辅助注塑过程熔体预注射量、气体注射压力对充模过程的影响。结果表明,气体辅助注塑成型新工艺采用三浇口,熔体适宜预注入量为95％,注射温度230℃,注射时间5s,用幂律指数n较小的聚合物。     

车轮装饰盖零件的注射成型模拟

利用Pro／E建立了车轮装饰盖零件的3D模型，并用Moldflow Plastics Insight软件对其进行流动、保压、冷却和翘曲过程模拟。在数值模拟分析的基础上，得到该零件注射成型的可行工艺参数为：充模时间0.30～0.70s、注射压力75～78NPa、锁模力300t、注射速率410cm^3／s、注射温度230℃、模具温度60℃、保压压力62MPa、保压时间10s、冷却时间20～30s。     

基于SPH方法的微注射成型数值模拟

基于无网格方法和黏性本构方程,开展微注射成型数值模拟的研究。采用光滑粒子流体动力学的粒子近似法离散N-S 控制方程组,求解速度场、压力场、温度场等物理场的变化规律。以应用于生物医学领域带有细微针头的聚合物微针为例,进行充型过程的数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致。     

注塑机自动设定注射模腔参数的辩识方法

论述一种用工程设计实验的方法取得注塑机注射模型参数.这种方法不需要建立精确物料模具流变学模型,可以得到注塑速度分级参数.根据充模过程物理现象,建立充模过程的模型曲线,用计算机求解模型曲线,得到分级注射压力和注射速度.该方法适合注塑机安装模具时自动设定注射参数.     

基于CAE技术的注塑模具设计

注射成型过程中，塑料熔体在模具型腔内的流动，传热过程是非常复杂的物理过程。利用注塑模CAE技术可在模具制造之前，对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计中潜在的并及时修改，本文简要介绍了注塑模内流动，传热的数值分析理论，并通过几个典型例子说明了如何利用CAE的分析结果解决注塑模设计及成型加工中出现的问题。     

GLS/GGLS/SUPG在三维注射成形充填模拟中的应用

塑料注射成形充填模拟中,采用GLS(Galerkin/least-squares)法能实现速度、压力同次插值时稳定地求解速度场、压力场,在能量场方程的求解中采用GGLS(Galerkin gradient least-squares)/SUPG(streamline upwind/Petrov-Galerkin)法能得到稳定的温度场数值解,其中SUPG法抑制对流占优导致的数值震荡问题,GGLS法消除由于小扩散系数造成的虚假温度升高。由GLS法、GGLS/SUPG法建立的速度、压力、温度求解的稳定有限元计算格式,实现了对注射成形充填模拟。模拟结果表明,采用GGLS法,温度场模拟结果更加合理,由GGLS/SUPG法获得了充填过程中稳定、准确的温度场,并采用GLS法正确地模拟了熔体速度、压力及流动前沿。     

Simulation of injection–compression‐molding process. II. Influence of process characteristics on part shrinkage

A numerical algorithm is developed to simulate the injection–compression molding (ICM) process. A Hele–Shaw fluid‐flow model combined with a modified control‐volume/finite‐element method is implemented to predict the melt‐front advancement and the distributions of pressure, temperature, and flow velocity dynamically during the injection melt filling, compression melt filling, and postfilling stages of the entire process. Part volumetric shrinkage was then investigated by tracing the thermal–mechanical history of the polymer melt via a path display in the pressure–volume–temperature (PVT) diagram during the entire process. Influence of the process parameters including compression speed, switch time from injection to compression, compression stroke, and part thickness on part shrinkage were understood through simulations of a disk part. The simulated results were also compared with those required by conventional injection molding (CIM). It was found that ICM not only shows a significant effect on reducing part shrinkage but also provides much more uniform shrinkage within the whole part as compared with CIM. Although using a higher switch time, lower compression speed, and higher compression stroke may result in a lower molding pressure, however, they do not show an apparent effect on part shrinkage once the compression pressure is the same in the compression‐holding stage. However, using a lower switch time, higher compression speed, and lower compression stroke under the same compression pressure in the postfilling stage will result in an improvement in shrinkage reduction due to the melt‐temperature effect introduced in the end of the filling stage. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 75: 1640–1654, 2000     

细胞皿微型塑件注射成型工艺

微尺度聚合物熔体充模流动过程较复杂,涉及影响因素较多,针对微尺度聚合物熔体的充模流动特点,以细胞皿塑件为研究对象,采用变模温、抽真空排气及微细电火花加工技术,设计制造了微注塑模具。基于Taguchi实验设计方法,以高密度聚乙烯(HDPE)和聚甲醛(POM)两种材料研究了工艺参数及其交互作用对微塑件成型质量的影响规律。实验结果表明,对于HDPE材料,模具温度对填充率的影响最大,保压压力次之,熔体温度和保压时间影响相对较小;对于POM材料,熔体温度对填充率的影响最大,保压压力次之,模具温度和保压时间影响相对较小。     

工艺参数对注塑件熔接痕性能的影响

概述了注塑件熔接痕的分类及特点；分析了工艺参数主要包括熔体温度、模具温度、充模速度、注射时间、注射压力、保压压力、后处理等对熔接痕的外观及性能的影响。着重阐述了各工艺参数对熔接痕性能影响的研究进展；综述了优化工艺参数和研究工艺参数对熔接痕影响程度的研究以及数值模拟技术，并从工艺方面提出了减小熔接痕损害的方法。     

三维非等温非牛顿流体充模过程的建模与模拟

为了避免使用速度延拓法处理自由表面边界条件,更真实地反映非牛顿熔体的充模过程,耦合Navier-Stokes方程组,建立了三维实体气液两相流模型。采用基于SIMPLE算法的同位网格有限体积法求解流场物理量,并结合Level Set界面追踪技术实现了非等温熔体充模阶段的动态模拟。为防止出现三维情形下棋盘型压力场,利用同位网格动量插值技术,解决压力与速度失耦的问题。分析了充模过程中,流场物理量的变化情况,研究了注射速率、入口温度等对充模过程及熔体凝固层厚度的影响,得出了与实验相吻合的模拟结果。数值结果表明,三维实体气液两相流模型能更准确地描述聚合物熔体的充模过程;当注射速率较大、入口温度较高时,充模时间较短,熔体凝固层的厚度较小。     

Numerical and experimental investigations on polymer melt flow phenomenon in a vario‐thermal mold cavity

Mold temperature is one of the key factors affecting the morphology and quality of plastic parts. This article explores the melt flow phenomena in a vario‐thermal mold cavity. A coupled numerical method, considering the conjugate heat transfer between the mold and melt, is developed for the melt flow simulation. Mold temperature variations and melt flow phenomena for short shot injection in an electrical heated mold cavity are numerically studied and verified by experiments. The results indicate that the melt flow length and cavity filling ratio increase significantly with the elongation of the preheating time before injection. Melt filling ratio increased nearly linearly with the increasing of electric heating time. The smaller the injection pressure is, the bigger the relative filling ratio increment is. Therefore, polymer melt can flow much longer or the mold cavity can be filled up with a smaller injection pressure when the cavity is preheated. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45193.     

Characterization of the microinjection molding process

The commonly used plunger injection system in the microinjection molding (μIM) process has separate screw melting, metering, and injection units. As a result, extra operating parameters and complexity are introduced, in comparison with conventional injection molding. In this study, a μIM machine was used to obtain micromoldings of polyoxymethylene, high‐density polyethylene, and polycarbonate. A data acquisition system was developed to record traces of data regarding the evolution of process variables with time. Cavity filling was followed, at the millisecond time scale, using short‐shot experiments and traces of injection pressure, runner pressure, and plunger position. Six characteristic process parameters (CPPs) were defined to characterize both the cavity filling and packing stages. The method of design of experiments was used to investigate the effects of machine settings on the CPPs. Metering size, which was optimized for each set of machine variables, was also used as a CPP. Injection speed was the most significant factor affecting plunger velocity and injection pressure during cavity filling, while the effects of mold and melt temperature varied with the material and machine settings. POLYM. ENG. SCI., 2010. © 2010 Society of Plastics Engineers     

工艺参数对水辅注塑弯管壁厚的影响

利用华南理工大学自主研发的注水系统和水辅注塑弯管模具,研究了熔体温度、模具温度、注水延迟时间、熔体注射量、注水压力、注水温度、熔体注射速率和熔体注射压力等8个水辅成型主要工艺参数对聚丙烯制品壁厚偏差率的影响,并分析了影响机理。结果表明,部分工艺参数对于制品弯曲段的壁厚偏差率有影响;增加注水延迟时间,降低注水压力和模具温度,短射填充区的制品壁厚的偏差率有所减小;提高熔体温度,壁厚偏差率的波动幅度增大。     

气辅共注成型工艺中气道截面影响的CAE研究

基于气辅共注成型充填过程控制方程和7参数Cross—WLF黏度模型，采用数值模拟的方法研究了气辅共注成型工艺中气道截面的大小对熔体流动、气体穿透与压力分布的影响。采用改进的控制体积／有限元／有限差分法实现对充填过程中多重运动界面的追踪以及压力、温度等场量分布的预测，编写了相应的模拟程序。对气道等效直径分别为5mm、8mm和12mm的矩形板的气辅共注成型充填过程进行了数值模拟。通过对模拟结果的比较发现：随着气道等效直径的增大，气道中的熔体与薄壁区的熔体流速差越来越大，熔体流动的“跑道”效应越来越突出；“薄壁穿透”缺陷由明显到缓解直至基本消除；压力损失越小，压力分布也变得更为均匀。因而在制件设计时，气道截面尺寸宜稍大而不宜过小。     

注塑成型充填过程的可压缩流动分析

注塑成型过程中,熔体在型腔中的流动和传热对制品质量性能有重要的影响.为了预测注塑制品的收缩、翘曲和力学性能,精确预测充填过程的流动及传热历史是十分必要的.本文考虑熔体的可压缩性及相变的影响,将充填过程中熔体的流动视为非牛顿可压流体在非等温状态下的广义Hele-Shaw流动.采用有限元/有限差分混合方法求解压力场和温度场,采用控制体积法跟踪熔体流动前沿,并应用Visual C++实现了注塑充填过程的可压缩流动分析.为了保证能量方程各项在单元内边界的连续性,结点能量方程各项由单元形心处的离散值加权平均获得,因而,能量方程在计算区域内整体求解.对两个算例进行了分析,模拟结果与实验结果的对比,验证了本文数值算法及程序.