可视化注塑模具设计文献综述

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1、文献综述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

2、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

3、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-9-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

4、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

5、。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

6、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

7、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

8、础。-9-二、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