平板塑件瞬态传热解析解及其在冷却分析中的应用

简要介绍了建立冷却分析数学模型的两种方法，指出了循环迭代模型的不足，推导了平板塑件瞬态传热解析解，找出循环平均热流与边界温度的线性关系表达式，并将它应用于注塑冷却分析，建立了冷却分析的迭代模型，取代原来的循环迭代模型，从而取消了原冷却分析中的中间迭代计算，有效地减少了冷却分析的迭代次数，提高了运算效率。另外，循环迭代求解平板塑件温度场采用的是有限差分法，即近似数值解，而迭代模型采用的是解析解，从理论上讲结果更精确，所以对提高计算结果的精度有一定的改善作用。     

有限元法求解无定形料挤出制品水浴冷却温度场

应用传热学和有限元基本原理，用线性三角形单元数值求解了无定形料挤出制品水浴冷却的瞬态温度场，进而可求得冷却时间，以及所需冷却水槽的长度。通过两个算例与解析解、ANSYS数值模拟结果的比较，说明了文中算法的可行性与合理性。     

计算机辅助设计注塑模冷却系统

本文叙述采用UV68超级微型计算机CAD硬件系统作为支撑环境,研究计算机辅助注塑模冷却系统的设计。注塑模冷却过程按二维不稳定热传导数学模型处理,并用有限元法求解注塑模冷却过程中温度场的变化。按照计算机模拟度温度场分布图和模具冷却功能图优化注塑模冷却系统的设计,使其达到最短的冷却周期和最佳的冷却均匀性。一套快速模具温度检测装置验证了模拟的可靠性。文中还举例说明注塑模冷却系统计算机辅助设计带来的经济效益。     

注塑充模模具温度场的数值模拟

本文运用有限元法,对注塑模具三维非稳态温度场进行了计算机辅助的数值模拟求解。以曲边六面体二十节点等参数有限单元,推导了有限元数值求解方程并研制了计算机模拟软件。实例计算结果,验证了数值求解的可靠性。     

塑料型材挤出成型冷却分析

介绍了冷却在挤出成型过程中的重要性，分别用数学理论对不同型材的挤出进行温度场分析；并利用大型有限元工程分析软件(ANSYS)对制品冷却的温度场进行了分析。将二者结果进行对比，吻合很好，说明ANSYS程序可为挤出成型冷却分析提供方便。     

曲面塑件随形冷却水道设计

随形冷却水道可改善传统冷却直水道冷却不均匀问题,但设计和制造过程中需通过大量实验确定参数,浪费材料,效率低和制造成本高。文章以曲面塑件为研究对象,设计了5种冷却水道,通过Moldflow软件模拟分析比较,得出冷却性能最佳的方案,结果表明,与传统冷却直水道相比,最佳冷却时间缩短了61. 67%,型腔最高温度减少了32. 99℃,温度均匀性提高了5. 5%,最大翘曲变形量减少了0. 97 mm,利用三维扫描仪分别扫描随形冷却塑件与直水道塑件,并与三维设计塑件进行CAD曲面比较,分析翘曲变形偏差值。实践发现,随形冷却水道塑件与直水道塑件相比,注塑周期相差1. 07 s,翘曲变形偏差值相差1. 9 mm,与Moldflow模拟分析数据较为接近。     

不均匀冷却对注塑件残余应力的影响

采用数值方法研究了不同冷却速度,不均匀模壁温度对塑件残余应力的影响。残余应力的计算采用二维积分型热粘弹本构方程,算例说明了数值算法的有效性。     

带嵌件的注塑模具温度场数值模拟

冷却分析（模具温度场计算）是注塑成型计算机辅助工程的关键技术之一,在优化模具设计、提高制品质量方面具有重要作用,本研究提出了采用边界元法建立带嵌件的注塑模具温度场数值模拟的方法,并针对嵌件与模具接触面上的边界条件给定的关键问题,采用耦合边界元法对其转化,将嵌件与模具接触面上的边界条件转移到嵌件与塑件制品的接触面上,使得它的计算可以采用解析法替代原来的差分法,有效提高了分析计算的精度。     

基于ANSYS的注塑模三维温度场数值模拟

建立了注塑模具和塑件三维瞬态传热分析的数学模型并确定了边界条件和初始条件,基于ANSYS平台二次开发实现了模具和塑件温度场的耦合分析。模拟了不同冷却方式、初始模具温度和初始熔体温度下的冷却过程,分析了这3种因素对塑件温度场和塑件温度-时间曲线的影响。结果表明:同熔体温度相比,模具温度对冷却过程的影响更大;塑件温差随模具温度、熔体温度的升高而增大,其中熔体温度的影响较大;通入冷却水后,塑件温度降低速率加快、塑件温差减小,且在较高模具温度下这种效果更为明显。     

HDPE/PP共混物注射冷却过程中二维温度场的研究

采用数值模拟结合实验验证的方法,先建立高密度聚乙烯(HDPE)/聚丙烯(PP)共混物注射冷却过程中二维温度场的数学模型,根据改进焓法用Mathematica软件对模型进行求解计算得到共混物二维温度分布的模拟值;通过数据采集器对不同比例的HDPE/PP共混物注射冷却过程中的温度变化进行了数据采集,并将采集所得温度的实验值与模拟值进行了比较分析。结果表明:共混物在液相冷却段和结晶段温度分布的实验值与模拟值吻合良好,在固相冷却段实验值略高于模拟值。     

Characteristics of mould separation and its effects on qualities of thin wall injection moulded parts

Abstract

Precision injection moulding of thin walled parts has become an important concern in the computer, communication, and consumer electronics plastics industry. Previous studies in precision injection moulding control focus on the injection screw and the associated operations. In the present study, the influence of relevant parameters including injection speed, melt temperature, mould temperature, filling-packing switchover, and packing pressure on the mould plate separation under different clamping pressure were investigated as part of precision moulding control. A two cavity tensile test specimen mould equipped with four linear variable displacement transducers across the parting surfaces of the mould was used. A computer based monitoring system was built to detect the mould separation signals. Mould separation can also be identified from part weight and thickness variation and exhibits relevant correspondence with them. It was found that owing to the high injection speed required for thin wall moulding, mould separation is not negligible. In all situations, mould separation decreases with increasing clamping pressure. As melttemperature andmouldtemperatureincrease,mouldseparationincreases, resulting in an increase in part weight and thickness. Similarly, when packing pressure and injection speed increase, mould separation also increases. Earlier switchover from filling to packing can decrease mould separation as well as part weight and thickness. Among all the parameters studied, packing pressure exhibits the greatest influence on mould separation and on the associated weight and thickness change. This influence also becomes larger when the moulded part becomes thinner, owing to the larger injection moulding pressure. PRC/1746     

结晶型塑料注塑平板冷却时间的数值解

本文根据注塑平板制件的加工情况,应用有限厚度的相变温度场冷却模型,用改进焓法的一维有限差发程序,完成了平板中心层温度冷却至熔点所需时间的计算,算例表明改进焓法从固液相界面的两侧建立统一的能量方程,成功地处理了潜热,避免了通常差分法计算中容易出现的节点温度波动现象,使节点温度值平滑光顺。     

汽车档位杆注塑模具冷却系统设计及优化

由于汽车档位杆属于薄壁中空零件,且采用的是收缩率较大的POM材料进行注塑成型,上、下模具和4个侧面抽芯方向的形状差异较大,因此,各个模具组件之间的温度梯度较大,在注塑成型过程中,经常会发生充填不足和缩水变形等工艺缺陷问题。针对塑件的结构特点设计了多层次的模具冷却系统,使复杂侧抽芯部件得到充分均衡的冷却,在细长抽芯内部设置螺旋隔片使细长抽芯零件也能够得到同步冷却,减少凝固结晶产生的应力,避免零件的翘曲变形和关键部位尺寸精度产生缺陷。应用模流分析技术对注塑过程中各层次的冷却回路工作情况进行数值分析,改进冷却系统结构,提高产品质量并缩短生产周期。     

3D‐Flow Analysis by Means of Streamline Calculation

Over the last several years simulation software has become more and more important for mould design and process optimisation in polymer processing. Due to the mainly thin‐walled nature of most injection moulding parts, the currently used simulation programs are predominantly based on shell‐type elements with a two‐dimensional flow field in each element. Because of some assumptions, related to this specific calculation method, these so‐called 2.5D‐programs reach their limits in the simulation of complex‐shaped, thick‐walled mouldings. The fully three‐dimensional calculation of the injection moulding process offers a high potential which leads to improvement in result quality. This paper is a report of an investigation of streamlines in three‐dimensional flow fields, which typically occur in injection moulding. The streamlines were investigated by numerical simulation using 3D‐simulation software and by experiments. For the experiments a special mould has been designed, which enables pigments to be injected into the runner system of the mould. The injection can be done at different positions over the flow channel cross section. Thus the path of different coloured particles can be directly observed. The mould can be equipped with different inserts in order to allow an investigation of different geometries. In general, simulated and observed streamlines are in good agreement. Minor differences are due to special features in mould design or the calculation algorithm. The insights gained from this investigation can be applied to find appropriate simplifications in numerical 3D‐simulation in order to cut down computing times.     

Experimental investigation and numerical simulation of cooling process in water assisted injection moulded parts

Abstract

This report investigated, both experimentally and numerically, the cooling process in water assisted injection moulded parts. Experiments were carried out on a laboratory developed water assisted injection moulding system, which included an injection moulding machine, a water pump, a water injection pin, a water tank equipped with a temperature regulator, and a control circuit. The resin used was semi-crystalline polypropylene. The in-mould temperature of the polymeric materials during the cooling process was measured. A transient heat transfer finite element model was adopted to simulate and predict the temperature variation within water assisted injection moulded products. Simulated results matched well with the experimental data. Experimental investigation and numerical simulations of a water assisted injection moulding cooling process can provide an improved understanding of the influence of water related parameters on the cooling process of water assisted injection moulded parts.     

基于Moldflow的汽车扣手盖注射成型流动分析

运用Moldflow软件对汽车内饰件扣手盖产品注射过程中的流动填充进行了模拟分析。应用Pro/E软件,建立产品实体模型,并转换为STL文件格式导入Moldflow中,然后采用双面网格模型对产品的布局、最佳浇注点的位置、温度分布和注射点压力进行了分析,合理确定了浇注系统。结果表明：产品的最佳浇注点位于产品右侧深颜色区域,产品的中心对称布局有效地保证了压力中心一致性和浇道中的压力均匀分布。产品成型过程中,产品温度在196~234 ℃之间,其中产品侧耳部位温度最低,中心流道部位温度最高。     

调味盒注塑模具设计

通过对调味盒结构的工艺分析,对该塑件模具的设计要点作了介绍,并对模架、冷却系统、成型零件、浇注系统和推出机构等模具的主要组成部分进行了重点分析。实践证明该模具结构合理、动作可靠、塑件质量符合设计要求。     

基于材料边界的挤出温度场数值模拟

利用“材料边界”概念,应用传热学、有限元法和有限差分法基本原理,用线性三节点三角形单元数值求解了挤出冷却过程的截面瞬态温度场。将定型模与型材同时进行网格剖分,忽略定型模与型材之间的几何边界,利用物性参数不同而自然形成的物理边界,解决了定型模具与型材之间边界换热系数难以确定的问题,建立了相应的数学模型。通过将同一截面不同时刻的温度场分布与不同截面相同时刻的温度场进行等价,得到了该冷却过程的三维温度场。     

高技术陶瓷产品的精密注射成型制备技术的应用与发展

讨论了陶瓷粉末注射成型制备精密陶瓷部件这一新技术及其国内外发展状况。先进陶瓷精密注射成型的科学基础是现代高分子精密注塑理论和现代陶瓷制造技术,它将高分子流变学、陶瓷粉体技术、陶瓷工艺学和金属模具精密制造技术结合在一起。该技术突出的优点有:①可净近成型各种复杂形状的陶瓷零部件,使烧结后的陶瓷产品无需进行机加工或少加工,从而减少昂贵的陶瓷成本;②成型制品具有极高的尺寸精度和表面光洁度;③可实现微成型(Micro Injection Molding),制备μm-mm范围内的微型陶瓷零件;④成型过程机械化和自动化程度高,重复性好,便于规模化低成本生产。该技术已用于陶瓷发动机、通讯产业中光纤连接器插芯(Ferrule)、计算机工业中光盘盒磁盘驱动用陶瓷轴承和生物医学用陶瓷制品等精密陶瓷件的制造。随着微注射成型新技术的发展,微型陶瓷部件将应用于环境要求苛刻、结构复杂的MEMS系统。     

PA6/GF复合材料注射成型模拟流动分析

采用模拟流动分析软件MPI，借助有限元分析方法对玻璃纤维增强尼龙6（PA6／GF）复合材料的注射成型过程进行了模拟流动分析，研究了PA6／GF复合材料制品的纤维取向对最终力学性能的影响，获得了可满足实际设计要求的模具浇注和冷却系统布置、注塑机锁模力曲线和推荐的螺杆速度曲线等参数，对于缩短PA6／GF复合材料注射成型设计周期、提高制品质量具有重要的指导意义。