塑料熔接技术范例(3篇)
塑料熔接技术范文
【关键词】CAE；MoldflowPlastics；Insight；模拟；手机底壳
0.引言
随着科学技术的飞速发展，传统的经验型模具设计方法已不能满足现代生产的需要。CAD/CAE/CAM一体化技术为模具工业的发展开创了无比广阔的前景。目前我国各类模具设计基本上还是经验型设计方法，CAD/CAE/CAM一体化技术应用不够普遍，往往造成模具的调试周期长，制件质量不高，甚至出现模具报废的情况。下面介绍利用CAE软件MoldflowPlasticsInsight对手机壳体的进行浇注成型的模拟分析过程。
1.塑件成型工艺分析
手机外壳，属于外置件，对表面质量和机械性能要求较高，这就要求塑件成型后要有良好的表面光洁度和较小的形状误差，并具有较高的强度、韧性和抗冲击能力。壳体四角设计有销状连接体，根据一般经验，该连接销处于型腔末端且壁厚较薄，易出现短射，而这些位置又恰好是安装位置,必须进行正常填充。为此，在材料选取上使用较大机械强度和良好综合性能的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），并采用较高的注射温度和注射压力。为保证塑件外观质量采用了双浇口，并将浇口设置在不影响外观质量的机壳背面。
2.Fill（填充）过程数值模拟
2.1填充分析及结果评价
应用Pro/E获得产品的三维建模，并以.stl格式导入分析系统Moldflow中。因要对塑件模型进行填充和流动分析，故采用Fusion格式进行网格划分，得到5618个三角形单元。按照面表1中的两组方案进行分析：
表1流动分析数据表
2.2方案一分析结果
设置模具温度为70℃，熔体温度200℃。其他注射工艺参数取表1中的数据。经过填充模拟分析，结果如下：
(1)从填充时间图中看到，填充状况不良，出现短射现象；
(2)有大量熔接痕。
由填充模拟可见，在插SIM卡位置处有浇不足现象，不能保证产品质量。在面板四角连接销处，有熔接痕存在，影响到手机上下壳的连接强度。出现浇不足和熔接痕，通常是由于塑件结构不合理或熔体和模具温度较低，注射压力和注射速度低，浇口位置不合理等原因造成的。
2.3方案二分析结果
设置模具温度为70℃，熔体温度240℃。其他注射工艺参数取表1中的数据。填充模拟分析，结果如下：
(1)从填充时间图中看到，填充状况良好，无短射现象。
(2)熔接痕减少，且不在连接销处。
(3)型腔压力场和温度场分布情况显示压力与温度均以浇口位置为中心递减。
(4)流动过程中的剪切应力和剪切速率均在材料要求范围内。
对上述1、2两种方案进行填充模拟，综合考虑生产效率、生产成本各项因素，方案2较好。基本上了解了Moldflow进行Fill分析的过程。下面选择第二方案中的参数，对塑件进行Flow分析。
3.Flow（流动）数值模拟
Flow分析用于预测热塑性高聚物在模具内的流动。Moldflow通过程序，模拟从注塑点开始逐渐扩散到相邻点的流动前沿，直到流动前沿扩展并填充完制件上最后一个点，完成流动分析计算。进行流动分析是为了获得最佳保压阶段设置，从而尽可能地降低由保压引起的制品收缩、翘曲等质量缺陷。
流动分析除了能预测塑料熔体充模流动的前沿位置外，同时还能预测塑料熔体充模成型过程中温度场、压力场、剪应变场的分布等。
图1中，熔体在型腔内的温度分布可鉴别在填充过程中熔体是否存在着因剪切发热而形成的局部热点，检查流动前沿的熔体温度是否接近该熔体的不流动温度，熔体接合部的温度还可帮助判断融合纹的相对强度。
图2中，结果表示了整个制件的压力分布。填充过程中最大的型腔压力值有助于判断在指定注射机上能否顺利充模，何处最可能产生飞边，沿每个流动分支熔体的压力梯度是否接近相等。一般切应力大，制品内的残余应力值也大。因此总希望熔体内的切应力不要过大，以避免制品的翘曲或开裂。从图中可以看到，制件的残余应力值为0。获得的制件质量有保证，满足使用要求。
图1熔体在型腔内的剪切速率的分布
图2熔体在型腔内的切应力分布
4.结束语
采用注射模CAE技术，在模具制造前对塑件的填充和流动过程进行模拟，并对其产生的缺陷进行分析，以便及时改进设计方案和工艺方案，从而有效提高了模具的设计效率和质量，降低了试模修模的费用和生产成本，提高生产效率。
【参考文献】
［1］MartinBichler．GuidetoFlawlessInjectionMoulding，Hüthing，（1999）．
［2］MannesmannDemag：InjectionMouldingPocketbook，（1999）．
［3］《塑料模设计手册》编写组.塑料模设计手册.北京：机械工业出版社，2004．
塑料熔接技术范文篇2
【关键词】Moldflow；注塑模具；CAE技术
注塑模具是工业产品生产中重要的生产工具，随着注塑模具设计的不断发展和完善，其所设计和制作出来的塑胶产品也在电子、机械、建筑业、汽车等领域得到了广泛的应用。而随着产品设计水平越来越高，其对于模具的要求也越来越高，传统的注塑模具设计方法也已经无法满足对于塑胶产品质量的要求。而CAE技术的出现和应用极大的弥补了传统注塑模具设计的不足，以Moldflow为代表的模拟流动分析软件在新型注塑模具设计中有着重要的应用价值，能够动态的分布在注塑过程中的各个工艺流程，从而提高注塑产品的质量和生产效率。
1、注塑模具成型工艺的基本流程
注塑模具的制作一般可以分为三个阶段，分别为：（1）成型前准备，注射前的一系列准备对注塑模具影响重大，其准备工作有：对原材料工艺形成的检测如塑料色泽、热稳定性、粒度及均匀率、流动性等；物料预热和干燥；嵌件的预热；料筒的清洗；脱模剂的选用；（2）注塑模具成型过程，这个过程主要包含了原材料加热、塑化加压、模具内冷却等工艺；（3）塑件的后续处理，由于金属嵌件等的影响可能导致塑化不匀、结晶和冷却不匀等，因此结合塑件性质必须做后续处理，常见的有调湿处理、退火处理等。
2、Moldflow软件的应用
2.1优化塑料制品
在Moldflow的辅助分析下，能够得到与塑料制件在实际应用时壁厚的最优参数，从而有效的提升塑料制品的结构稳定，并降低生产周期和成本，确保塑料制品实现充填完全的效果。
2.2优化模具结构
通过Moldflow分析能求得最优化的浇口位置和数量，还能算出其冷却系统和流道系统，对磨具加工中各个系统的尺寸做优化分析，从而减少修模次数。
2.3优化生产工艺参数
通过Moldflow还能得出注塑模具设计和生产中最优的模具温度、溶体温度、保压压力、注射压力、保压时间等，极大的提升注塑模具生产的质量。
3、实例应用分析
这里以一个简单的手机外壳为例分析其应用，通过成型前的准备和处理，然后分析不同的浇口数量和位置，对其制作中的压力、填充时间、气穴分布等进行调整，给出对应的解决方案。
3.1成型前的准备
首先通过三维模型通过STL导入到Moldflow中，由于制品为手机外壳，厚度较薄，采用网络模型进行划分，采用默认的变长进行划分，且划分网格严格禁止出现重叠交叉，利用处理工具中的自动修补搜索网格中可能存在的交叉重叠问题，调整单元纵横比，并使得相交单元为0。一般来说网格的平均边长越小其匹配率和精度也就越高。
网格处理完成后设置工艺条件，考虑到塑料制品是手机，所以鉴于功能需求和应用要求尽量减少使用中的变形量，材料选择采用ABS+PC合成材料，塑料模具的表面温度设为80℃，溶体温度为260℃，其他参数采用默认值。
浇口数量和位置分析，选用Moldflow中浇口位置和分析功能来进行分析，从而得出最佳的设置。浇口数量和位置分布不同，融化的胶体流动的路径、路程以及阻力都是有区别的，综合考虑并分析产品的生产工艺、生产技术、外观以及成型问题，按照分析结果确定浇口位置和数量，结合手机模具制作选择了浇口为一、二和四三种注塑形式，浇口位置选择在塑件中部。
3.2Moldflow流动模拟结果分析
对三种不同浇口数量的注射形式进行了分析，研究其对填充、保压和翘曲的影响，从而得出最佳的填充状态。
3.2.1对填充时间的影响
填充时间可以通过熔体流动的前沿扩展来分析，并通过云文图的形式来更好的呈现出结果。如果云文图的间距非常的均匀，那么也显示熔体在流动中速度非常的稳定，塑件的填充也非常的平衡。而塑料的溶液到达型腔末端所用的最短时间和最长时间之间的差值也能直接反映出其在型腔流动中的不平衡程度，当然了时间差越大的表示也就越不平衡，因此尽量选择时间差较小的，从而在保持熔体在流动中保持平衡，采用Moldflow对三种不同方式的填充时间进行了分析。结果显示熔体充满末端时间单浇口的为1.02s，而双浇口为1.16s，而四浇口的则为1.30s。
3.2.2对压力分布的影响
采用Moldflow对其压力分布进行了模拟分析，显示结果也能看出制品所受的压力分布和冲模压力的分布情况，在保压时，冲模的压力对于体积收缩率有较大影响，所以相对来说保压情况下模腔中的压力波动不大。模拟结果显示，单浇口这种情况下冲模压力的波动空间为（0～55.24）MPa，其在塑件的上端和浇口中间的小区域内的局部压力下降明显；而双浇口的压力波动为（0～49.56）MPa，其在塑件的上端区域变大较大，但是在浇口位置压力相对来说较为稳定，变化不大；四浇口的塑件在冲模压力变化为（0～45.22）MPa，和双浇口类似，但是上端区域的压力有一定变化，但是变化幅度较小。综合压力分布可知，压力变化相对较小且冲模压力较低的为四浇口，所以这种注塑形式下制品的体积收缩较小，且对于制品质量的也更加容易控制。
3.2.3对气穴分布的影响
当来自不同方向的熔体流向同一个位置的时候就可能会导致气穴的产生，在塑件中气穴的出现和熔接痕一样会严重的影响制件的质量。为此采用Moldflow对其气穴分布进行了模拟，对三种注射情况进行了分析，结果显示三种情况下气穴出现的位置均可以排出，并不会影响塑件的外观。而其他位置的也能通过适当调整注塑时间、制件壁厚等来去除。
3.2.4对溶接痕的影响
对熔接痕的模拟结果显示，单浇口的熔接痕是其中最多的，出现较多的部位分布为按键区域，此类熔接痕产生处理方式可以通过排出模板间隙中的空气来实现，尽管出现较大的熔接痕但不至于会困气；四浇口的注塑方式所产生的熔接痕数量显著降低，但是熔接痕的长度却比其他方式增长了很多，尤其是制件的中间部位，这个长度非常的唱，其存在极大的影响了制件的结构强度；双浇口的熔接痕较少，且多数出现在制件的内壁，所以并不会严重的影响制件的外观和结构质量。
3.3结果分析
从填充时间、气血分布以及压力分布等给出了模拟分析，得出以下结论：单浇口不能满足外观要求，四浇口的制件结构性能不达标，所以综合分析采用双浇口的注塑方案，确保外观和结构质量的均衡。
4、结语
总之Moldflow是CAE技术中的关键软件，适当的应用该软件技术能够有效的提高注塑模具的质量和效率，通过计算机处理和分析准确的预测和估算注塑模具的压力、气穴分布和填充时间等，今早的发现设计中的问题，提高产品质量。
参考文献：
[1]曲海霞.基于PROE的一模多腔注塑模具结构设计及Moldflow仿真分析[D].山东大学，2013.
[2]邱德琴.基于Pro/E和Moldflow注塑模具设计与CAE实例分析[D].南京理工大学，2014.
塑料熔接技术范文
关键词模温调节；温度控制；模具冷却；熔融料
中图分类号TG7文献标识码A文章编号1674-6708（2011）57-0156-01
塑料模具在当代模具市场模具总量中比例正在逐年提高，注射注塑模具在塑料模具加工中占据很高比例。而影响注塑模具的质量与精度的最主要因素就首要包括注塑模具的模温调节、温度控制与模具冷却系统。注塑模具应用过程中将熔融料输入型腔带入高热，将热量陆续传递到型腔外部降低型腔内部熔融料温度的，或者将注塑模具外部加热到熔融料需要熔融温度的注塑模具的正常注射温度的部分称为注射模温控制系统。与成型零件制品接触的模具型腔表面的温度即模具温度。模具温度最大程度上影响熔融料的流动与成品零件的冷却和成品零件的质量。注塑模具的温度控制系统分为对模具降温冷却和升温加热两大功能。应用热流道注塑模具，模具中必须具有高温加热装置，使模具处于合理高温度范畴内，有助于零件快速成型；而绝大部分注塑模具采用塑料加工产品都需要模具降温系统，有助于加快零件冷却时间，确保零件的快速脱模一致性，提高脱模生产效率与成品率。
1注塑模具温度的意义
熔融料为塑料即将融化状态PVC向注塑模型腔高压注入，流入后熔融料在型腔内冷却至变形融化温度一下成为固化型，此过程从高温融化状态到低温冷却至固态由熔融料本身和注塑模具的温差造成。模具温度过高会使熔体发生热分解，制品收缩率增大，影响尺寸精度，会产生熔料外泄和脱模黏贴脱模不成功，延长固化时间，造成间接拖延生产；模具温度过低造成注塑熔融料欠注、冷凝，即使未到冷凝温度仍降低流动性，使零件各应力呈几何状态增大，在成型后具有熔缝隙、熔接痕、气孔、缺裂等缺陷，严重影响脱模质量。所以模温要求恒定，温度浮动范围上下要求严格，减少成性收缩率的波动，这样才能使成型品尺寸稳定，成型质量均匀。
2塑料注塑模具温度调节
塑料注射模具温控系统即影响到塑件成型质量，也影响成型效率。熔融料热塑料注射进入型腔后，瞬时由释放高热高温转为冷凝凝固，这需要温控系统将注塑模具维持在一个恒定的温度。整个熔料注入过程可以将注塑模具比作冷热交换器，熔融料冷凝时将热量由模具外壳以辐射方式流入空气和由模具本身介质吸收，或对注塑模具采用高低温冷热交替使用的特殊冷却介质。温控系统应用低模温可降低塑料成型品收缩率；模温均匀、缩短冷凝时间，可加快注射进度；成型尺寸稳定性高；制品各方面结构均匀，提高塑件表面质量、降低表面粗糙度、外观无黏贴与毛刺凸起；同时是熔融料具有优秀的流动性成形性；合理的冷却温度使模具各部位温度均匀塑件冷凝速度一致减少形变；因为注塑模的冷凝时间占据整个注塑过程大部分时间段，所以设计精确的温控系统才能使模具达到成型要求的模温。根据注塑熔融料品种，制品壁厚、结晶性等塑料的具体性质具体选定。注塑实验证明温控系统绝对影响缩短成型周期、提速生产率；成为控制注塑模的关键技术。
3塑料注塑模具冷却系统
注塑模具的冷却回路系统是为防止熔融料成型后脱模变型、使结晶性冷凝形成低得结晶度以得到柔软性好延伸率好的成品制件。冷却回路系统一般在型腔、型芯部位，合理配置通水冷却回路，通过调节冷却水流量、流速来进行模具温度控制，冷却介质为室温内冷水，模具温度极高时可以通冰水或低温水来提高降温冷凝率，冷却回路在高速和自动成型设计中对制件质量和成型率有关。冷却介质的数量、冷却通道和成型区的距离、冷却水道长度和布局、介质流动状态、熔融料与模具温差都间接影响冷却效果。注塑模具结构、模具大小、外部面积和模具接痕位置都影响冷却管道的设置，对设计冷却系统都有直接关系。
冷却系统介质多应用水冷，冷却系统结构形式分为并联水路设置和串联水路设置。并联水路流动长度短压力小，水的流速可控、流率高，水温更有利。主要问题各分支流速不均匀；串联水路只有唯一一个进水口和一个出水口而冷却水开孔距离型腔应保持20mm，太近冷却不易均匀、太远不起作用，孔道直径为8mm，根据注塑模具具体参数体积决定；考虑套管密封；冷却介质通路应无障碍；管路尽量不设置在型腔熔料结节处，避免影响制件成型后整体强度。冷却时间依据塑料种类、塑件壁厚各不相同，冷却介质体积流量由《塑料模具技术手册》查询。
注塑模具冷却系统设计可应用型腔近距离转冷却介质孔。应用内部通孔联通，使用隔板堵住成为冷却回路，型芯冷却设计在型芯下方建立冷却回路。须注意制件内外温度处于平衡状态，并且塑件个侧面温度也一致，在整体模具冷凝时，必须坚持型腔与型芯各部位达到均衡一致的温度系数，使冷却均衡，从而防止形变发生。所以冷却回路系统的再注塑模具上的设计极为重要，型腔表面与冷却管壁距离制定后，应使冷却介质孔之间的距离达到最小，这样可以保持型腔内壁的温度都处于同一温度，由于冷却介质温度随冷却水道长度增加而增高，造成注塑模具型腔、型芯沿冷却介质管道产生温差，所以必须极限缩小冷却回路水道长度。大型注塑模具针对此种状况须多设计冷却水道，回路进口与另外的回路出口近距离设置，这样对大型模具课减少冷却管道长度，降低模具温差，从而保证塑件冷却均匀。
注塑模温控系统设计在注塑过程中属于核心关键。综上所述，通过多次试验，最后对成品注塑模具进行校核，若结果与计算预期一致，即可开模生产。
参考文献
[1]张景黎塑料模具设计与制造实训教程.化学工业出版社，2009.
[2]李勇塑料注塑模具经典结构180例.机械工业出版社，2010.
