1、塑料成型工藝及注塑模具設(shè)計模塊單元：注射成型模擬教學目標（以能力描述的目標）通過本情境的學習，使學生具備以下能力：1掌握注塑成型模擬的理論知識；2掌握注塑成型模擬的方法和步驟；3掌握注塑成型模擬工藝參數(shù)的設(shè)置；4.掌握注塑成型模擬結(jié)果的解釋和應(yīng)用。重點與難點1. 注塑流動分析；2. 翹曲分析；3. 冷卻分析4. 注塑工藝參數(shù)的設(shè)置；5.分析流程；教學方法設(shè)計：講授法、引導(dǎo)文法、現(xiàn)場（示范）教學法、案例教學法等教學資源：多媒體、課件、投影儀、黑板、動畫、圖片、塑料模具或教具、注塑件學習任務(wù)與學習成果：手機翻蓋流動分析模擬：手機翻蓋翹曲分析模擬課時分配：課堂教學環(huán)節(jié)課堂組織課前復(fù)習講解新課鞏固新課

2、布置作業(yè)時間分配（分）授課班次：課程執(zhí)行情況：項目任務(wù)：1掌握注塑模擬相關(guān)的理論知識；2掌握注塑模擬的方法和步驟；3掌握模擬結(jié)果的解釋和應(yīng)用；任務(wù)要求：大批量生產(chǎn)，一模一件；材料：PC+ABS學習成果：流動分析模擬結(jié)果教學過程：項目學生工作內(nèi)容教學組織資訊明確分析任務(wù)，查詢相關(guān)資料，準備相關(guān)分析參考書，學習相關(guān)知識。1講授法引導(dǎo)行動的知識指導(dǎo)學生制定注射模具流動分析流程、確定分析目標和任務(wù)，并提出修改意見。布置任務(wù)，提出分析要求，安排學生分組，分配任務(wù)，進行資料準備，為學生講解相關(guān)知識，為學生提供咨詢服務(wù)。決策計劃根據(jù)分析任務(wù)，確定分析流程，確定分析的初始參數(shù)，制定工作任務(wù)，及各階段的檢驗手段

3、及方法。2學中做指導(dǎo)性的方法，教授解釋行動的知識，指導(dǎo)學生的工作過程，幫助學生分析注塑模擬分析的方案是否合理，確定正確的工藝流程及模具結(jié)構(gòu)方案。實施進行模擬分析及輸出分析結(jié)果。3任務(wù)設(shè)計教學法，教師指導(dǎo)，學生自主，在做中學中反思行動的知識。對學生的分析過程進行指導(dǎo)，審查學生的前處理結(jié)果是否符合要求。對容易出錯的問題進行總結(jié)。檢查評價對分析完成的結(jié)果進行小組評價和老師評價。對學生的分析結(jié)果進行評價，組織學生進行小組相互評價，形成評價意見及最終評價結(jié)果，并對整個分析過程進行總結(jié)。教學資源：知識點教育屬性專業(yè)技術(shù)屬性媒體屬性名稱格式名稱格式名稱格式注塑成型工藝參數(shù)1.教學課件、教案2.教學設(shè)計3.任

4、務(wù)單、工作單4.考核評價單5.案例6.習題wordppt充模word充模時間模擬結(jié)果動畫復(fù)雜模具結(jié)構(gòu)試模流程充模壓力曲線圖片注塑流動分析熔接痕圖片注塑冷卻分析翹曲分析結(jié)果圖片注塑翹曲分析冷卻分析結(jié)果圖片教學內(nèi)容教學組織與教學方法以案例為載體介紹注塑模擬的理論知識和注塑成型模擬的分析過程。§ 零件名稱：手機翻蓋 分析要求:1. 材料為PC+ABS；2.網(wǎng)格類型選擇表面網(wǎng)格，網(wǎng)格匹配率超過85%； 3.澆口靠近頂面中心； 任務(wù)：流動分析模擬引導(dǎo)性教學一、模流分析發(fā)展現(xiàn)狀計算機輔助工程分析(Computer-Aided Engineering, CAE)是應(yīng)用計算機分析CAD幾何模型之物理

5、問題的技術(shù)，可以讓設(shè)計者進行仿真以研究產(chǎn)品的行為，進一步改良或最佳化設(shè)計。目前在工程運用上，比較成熟的CAE技術(shù)領(lǐng)域包括：結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、應(yīng)變分析、振動分析、流體流場分析、熱傳分析、電磁場分析、機構(gòu)運動分析、塑料射出成形模流分析等等。有效地應(yīng)用CAE，能夠在建立原型之前或之后發(fā)揮功能： 協(xié)助設(shè)計變更(design revision) 協(xié)助排除困難(trouble-shooting) 累積知識經(jīng)驗，系統(tǒng)化整理Know-how，建立設(shè)計準則(design criteria)一般的CAE軟件之架構(gòu)可以區(qū)分為三大部分：前處理器(pre-processor)、求解器(solver)和后處理器(post-p

6、rocessor)。前處理器的任務(wù)是建立幾何模型、切割網(wǎng)格元素與節(jié)點、設(shè)定元素類型與材料系數(shù)、設(shè)定邊界條件等。求解器讀取前處理器的結(jié)果檔，根據(jù)輸入條件，運用數(shù)值方法求解答案。后處理器將求解后大量的數(shù)據(jù)有規(guī)則地處理成人機接口圖形，制作動畫以方便使用者分析判讀答案。模流分析是應(yīng)用質(zhì)量守恒、動量守恒、能量守恒方程式，配合高分子材料的流變理論和數(shù)值求解法所建立的一套描述塑料射出成形之熱力歷程與充填保壓行為模式，經(jīng)由人性化接口的顯示，以獲知塑料在模穴內(nèi)的速度、應(yīng)力、壓力、溫度等參數(shù)之分布，塑件冷卻凝固以及翹曲變形的行為，并且可能進一步探討成形之參數(shù)及模具設(shè)計參數(shù)等關(guān)系。市場上模流分析軟件大多數(shù)是根據(jù)GH

7、S(Generalized Hele-Shaw)流動模型所發(fā)展的中間面(mid-plane)模型或薄殼(shell)模型之2.5D模流分析，以縮減求解過程的變量數(shù)目，并且應(yīng)用成熟穩(wěn)定的數(shù)值方法，發(fā)展出高效率的CAE軟件。傳統(tǒng)2.5D模流分析的最大困擾在于建立中間面或薄殼模型。為了遷就CAE分析，工程師往往在進行分析之前先利用轉(zhuǎn)檔或重建的方式建構(gòu)模型，相當浪費時間，甚至可能花費分析時間的80%以上在建模和修模。新一代的模流分析軟件舍棄GHS流動模型，直接配合塑件實體模型，求解3D的流動、熱傳、物理性質(zhì)之模型方程式，以獲得更真實的解答。3D模流分析技術(shù)的主要問題在于計算量非常大、計算的穩(wěn)定性問題和

8、網(wǎng)格品質(zhì)造成數(shù)值收斂性的問題。Moldflow 是一家專業(yè)從事塑料成型CAE的軟件和咨詢公司， 1976年，該公司推出世界上第一套模流分析軟件，該軟件可以對整個注塑過程及這一過程對產(chǎn)品質(zhì)量的影響進行模擬，可以評價和優(yōu)化整個過程。Moldflow 也是一個提供深入制件和模具設(shè)計及注塑分析的軟件包，它可為企業(yè)提供強大的分析功能、可視化功能和項目管理工具。這些工具使客戶可以對制件的幾何形狀、材料的選擇、模具設(shè)計及加工參數(shù)設(shè)置進行優(yōu)化以獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品并進行深入的分析和優(yōu)化。 二、模流分析相關(guān)參數(shù)1.熔融溫度熔融溫度應(yīng)依照(a)樹脂種類、(b)射出機特性、(c)射出量，相互配合。最初設(shè)定的熔膠溫度應(yīng)參

9、考樹脂供貨商的推薦數(shù)據(jù)。通常選擇高于軟化溫度、低于樹脂之熔點做為熔膠溫度，以免過熱而裂解。2.模具溫度較低的模具溫度可以加速成形周期，故應(yīng)盡量使用可接受的最低模具溫度。有些射出成形需要冷卻或冷凝，有些則需要加熱模具以控制結(jié)晶度(crystallization)和熱應(yīng)力。模具溫度應(yīng)該是在熔膠的流動性與模具溫度之間作折衷選擇。假如可能的話，應(yīng)該讓臨界之凝固位置(the critical freezing location)發(fā)生在澆口處。3.注射和保壓壓力注射壓力的上限是注塑機的容量、鎖模力和模具的結(jié)構(gòu)。通常，注射壓力和保壓壓力設(shè)定為不會造成短射的最低壓力。注射壓力和保壓壓力應(yīng)該足夠高，維持足夠久，

10、以便在塑件的收縮階段繼續(xù)填注塑料，將收縮量最小化。然而，太高的注射壓力會造成塑件潛在的應(yīng)力。兩段式加壓可以應(yīng)用在一些制程，第一階段的高壓進行充填，第二段則以較低壓力進行保壓。 4.塑料黏度流變學(rheology)是探討材料受力后變形和流動的加工特性，包括剪變率、剪切黏度、黏彈性、黏滯熱、拉伸黏度等等。熔融塑料大多呈現(xiàn)擬塑性行為，即根據(jù)指數(shù)律(power law)，黏度是塑料對變形的抵抗力。塑料受剪應(yīng)力而運動時，其黏度隨剪變率或溫度增加而降低，此現(xiàn)象稱為高分子材料的剪稀性(shear thinning)，黏度隨著壓力增大而增加。通常廠商比較常提供的塑料特性指標是流動指標MI (Melt ind

11、ex)，一般塑料的MI值大約介于125之間，MI值愈大，代表該塑料黏度愈小，分子重量愈小；反之，MI值愈小，代表該塑料黏度愈大，分子重量愈大。MI值僅僅是塑料剪切黏度曲線上的一點。(注：黏度單位1 cp = 0.001 Pas， cp = centipoise, Pa = N/m2)5.時間注塑周期的時間分配如下所示：三、塑件常見缺陷、原因和解決方法1困氣：困氣(air traps)是指熔膠波前將模穴內(nèi)的空氣包覆，它發(fā)生在熔膠波前從不同方向的匯流，或是空氣無法從排氣孔或鑲埋件之縫隙逃逸的情況。困氣通常發(fā)生在最后充填的區(qū)域，假如這些區(qū)域的排氣孔太小或者沒有排氣孔，就會造成困氣，使塑件內(nèi)部產(chǎn)生空洞

12、或氣泡、塑件短射或是表面瑕疪。另外，塑件肉厚差異大時，熔膠傾向于往厚區(qū)流動而造成競流效應(yīng)(race-tracking effect)，這也是造成困氣的主要原因，如右圖所示。要消除包風可以降低射出速度，以改變充填模式；或者改變排氣孔位置、加大排氣孔尺寸。由于競流效應(yīng)所造的包風可以藉由改變塑件肉厚此例或改變排氣孔位置加以改善排氣問題。2遲滯：遲滯效應(yīng)（hesitation）或遲滯痕跡是一種塑件表面的瑕疪，它導(dǎo)因于熔膠流經(jīng)薄肉區(qū)或肉厚突然變化區(qū)域，造成流動停滯，如右圖所示。當熔膠射入厚度變化的模穴，會往厚區(qū)與阻力較小的區(qū)域充填，結(jié)果使薄區(qū)流動停滯，一直到薄區(qū)以外部份都完成充填，停滯的熔膠才繼續(xù)流動。

13、但是，停滯太久的熔膠可能會在停滯處就先行凝固，當凝固的熔膠被推到塑件表面，就會產(chǎn)生遲滯痕跡。遲滯效應(yīng)可能經(jīng)由變更塑件肉厚或改變澆口位置而改善。要排除塑件的遲滯痕跡，必須考慮重新設(shè)計塑件與模具，微調(diào)成形條件也是可以思考的方向。3.噴射當熔膠以高速流過噴嘴、流道、或澆口等狹窄的區(qū)域后，進入開放或較寬厚的區(qū)域，并且沒有和模壁接觸，就會產(chǎn)生噴射流(jetting)。蛇狀發(fā)展的噴射流使熔膠折合而互相接觸，造成小規(guī)模的縫合線，如圖8-12所示。噴射流會降低塑件強度，造成表面缺陷及內(nèi)部多重瑕疪。 相較之下，正常的充填模式之熔膠波前則不會產(chǎn)生這些問題。改善塑件之噴射流瑕疵的方法說明如下： (1) 更改模具設(shè)計

14、：通常噴射流問題出現(xiàn)在澆口設(shè)計，你可以重新安置或變更澆口設(shè)計，以引導(dǎo)熔膠與側(cè)壁金屬模面接觸。(2) 調(diào)整成形條件：調(diào)整為最佳的螺桿速度曲線，使熔膠波前以低速通過澆口，等到熔膠探出澆口外再提高射速，以消除噴射流。4.短射短射(short shot)是熔膠無法充滿整個模穴的現(xiàn)象，特別是薄肉區(qū)或流動路徑的末端區(qū)域。任何會增加熔加熔膠流動阻力，或是妨礙足量塑料流入模穴的因素，都可能造成短射。改善塑件短射的方法有：(1) 變更塑件設(shè)計：應(yīng)設(shè)法使射出的熔膠容易流動，以減低短射問題。(2) 變更模具設(shè)計：增加澆口尺寸與或數(shù)目，以縮短流動長度。增大流道系統(tǒng)尺寸，以減少流動阻力。增加排氣孔尺寸與數(shù)目。(3) 調(diào)

15、整成形條件：首先檢查料斗是否有足夠的塑料，或是進口處塑料結(jié)塊，假如沒有問題，可以嘗試增加射出體積。(4) 檢查射出機規(guī)格：射出機規(guī)格可能不足，無法完成射出行程。5.凹陷凹陷(sink marks)是指塑料的射出量低于模穴容積，造成塑件表面局部下陷，一般發(fā)生在塑件的厚肉區(qū)，或者是肋、凸轂、內(nèi)圓角之相接平面上。氣孔(voids)是成品內(nèi)部的真空氣泡。發(fā)生凹陷和氣孔是因為塑件冷卻時，在厚肉區(qū)局部收縮，而且沒有補償足夠的塑料。另外，因為散熱不平均等因素，在與肋或外突特征相接平面之另一側(cè)常常發(fā)生凹陷。造成凹陷與氣孔的制程因素包括：射出壓力和保壓壓力太低、保壓時間太短或冷卻時間太短、熔膠溫度太高或模具溫度

16、太高、和局部的幾何特征。改善塑件凹陷的方法：(1) 變更塑件設(shè)計：一般而言，粗厚件易產(chǎn)生凹痕。修改設(shè)計的塑件厚度，將厚度變化最小化。(2) 變更模具設(shè)計：將澆口重設(shè)置在厚肉區(qū)或接近厚肉區(qū)，以便在薄肉區(qū)凝固之前進行保壓。(3) 調(diào)整成形條件：增加射出成形終點的緩沖量。(4) 小心準備塑料：含濕氣的塑料可能會造成氣孔。塑料的收縮率太大也容易產(chǎn)生氣孔。 6.收縮與翹曲翹曲是塑料射出成形先天上就會發(fā)生收縮，因為從制程溫度降到室溫，會造成聚合物的密度變化，造成收縮。整個塑件和剖面的收縮差異會造成內(nèi)部殘留應(yīng)力，其效應(yīng)與外力完全相同。在射出成形時假如殘留應(yīng)力高于塑件結(jié)構(gòu)的強度，塑件就會于脫模后翹曲，或是受外

17、力而產(chǎn)生破裂。 殘留應(yīng)力(residual stress)是塑件成形時，熔膠流動所引發(fā)(flow-induced)或者熱效應(yīng)所引發(fā)(thermal-induced)，而且凍結(jié)在塑件內(nèi)的應(yīng)力。假如殘留應(yīng)力高過于塑件的結(jié)構(gòu)強度，塑件可能在射出時翹曲，或者稍后承受負荷而破裂。殘留應(yīng)力是塑件收縮和翹曲的主因，可以減低充填模穴造成之剪應(yīng)力的良好成形條件與設(shè)計，可以降低熔膠流動所引發(fā)的殘留應(yīng)力。同樣地，充足的保壓和均勻的冷卻可以降低熱效應(yīng)引發(fā)的殘留應(yīng)力。對于添加纖維的材料而言，提升均勻機械性質(zhì)的成形條件可以降低熱效應(yīng)所引發(fā)的殘留應(yīng)力。翹曲(warpage)是塑件未按照設(shè)計的形狀成形，卻發(fā)生表面的扭曲，塑件

18、翹曲導(dǎo)因于成形塑件的不均勻收縮。假如整個塑件有均勻的收縮率，塑件變形就不會翹曲，而僅僅會縮小尺寸；然而，由于分子鏈纖維配向性、模具冷卻、塑件設(shè)計、模具設(shè)計及成形條件等諸多因素的交互影響，要能達到低收縮或均勻收縮是一件非常復(fù)雜的工作。 塑件因收縮不均而產(chǎn)生翹曲，收縮率變化的原因包括： 􀁹 塑件內(nèi)部溫度不均勻。 􀁹 塑件凝固時，沿著肉厚方向的壓力差異和冷卻速率差異。 􀁹 塑件尚未完全冷卻就頂出，或是頂出銷變形，倒勾太深，頂出方式不 當，脫模斜度不當?shù)纫蛩囟伎赡茉斐伤芗N曲。 􀁹 塑件肉厚變化導(dǎo)致冷卻速率的差異。 ⣶

19、97; 塑件具有彎曲或不對稱的幾何形狀。 􀁹 塑件材料有、無添加填充料的差異。 􀁹 流動方向和垂直于流動方向之分子鏈纖維配向性差異，造成不同的 收縮率。 􀁹 保壓壓力的差異（例如澆口處過度保壓，遠離澆口處卻保壓不足）。 塑件材料添加填充料與否，會造成收縮的差異。當塑件具有收縮差異，其肉厚方向與流動方向產(chǎn)生不等向收縮，造成的內(nèi)應(yīng)力可能使塑件翹曲。殘留應(yīng)力也會造成翹曲，加長成形品在模具內(nèi)的冷卻時間可以改善此類翹曲。不均勻的冷卻也會造成翹曲。頂出時成形品溫度太高，頂針使成形品翹曲。另外，當熱的成形品掉入集料箱也會造成翹曲。 塑件溫度分布不均勻會造

20、成塑件翹曲。造型復(fù)雜的組件也會造成不均勻的冷卻，尤其沒設(shè)置冷卻系統(tǒng)的模具更是如此。 7.熔接痕是產(chǎn)品成型過程中兩股以上料流相匯合產(chǎn)生的細線狀缺陷。在低溫的情況下，聚合物熔體的流動、匯合性能降低，容易發(fā)生熔接痕現(xiàn)象。可以通過適當提高料筒和噴嘴的溫度，同時降低冷卻介質(zhì)的數(shù)量和流速來解決。四、分析流程1.前處理：項目創(chuàng)建及模型導(dǎo)入；模型的網(wǎng)格劃分；網(wǎng)格缺陷修改；分析類型及順序的設(shè)置；產(chǎn)品原料的選擇；一模多腔的布局；澆注系統(tǒng)的建立；冷卻系統(tǒng)的建立；工藝過程參數(shù)的設(shè)置。2.求解分析：3.結(jié)果分析及相關(guān)后處理：流動分析結(jié)果；冷卻分析結(jié)果；翹曲分析結(jié)果。五、流動分析1.注射成型從塑料分子的角度描述成型階段如

21、下：1）注射階段塑料熔體以一定速度注入型腔，直到充模整個型腔。在此階段塑料熔體粘附到模具型腔壁并有一定厚度的凝固層，熔體呈現(xiàn)噴泉流動，并產(chǎn)生一定的剪切熱。2） 壓實階段當熔體充滿型腔后，螺桿在壓力控制下仍然向前運動，直到壓力達到最大設(shè)定值。此階段主要是將熔體進一步壓實。3） 補償階段螺桿在一定的壓力下繼續(xù)前進。由于熱脹冷縮形產(chǎn)生的熔體的體積變化，型腔需要更多的熔體來補充，這個階段由于溫度的降低導(dǎo)致流動不太穩(wěn)定，分子排列方向性增加，是翹曲產(chǎn)生的原因之一。2.流動行為熔體在型腔內(nèi)的流動都可以假設(shè)為噴泉流動，噴泉流動使得先注入的熔體形成與模具表面相接觸的凝固層的外表面，而后注入的熔體形成內(nèi)表面。 與

22、模具壁接觸之處，剪切速率（可以定義為一個分子相對于另一個分子的相對滑動速率）最大，剪切應(yīng)力也最大，而熔體中間的剪切應(yīng)力卻為0，剪切應(yīng)力使得分子沿應(yīng)力方向排列。剪切速率分布圖3.流動分析結(jié)果解釋1）fill time為動態(tài)結(jié)果，可以顯示從進料開始到充滿型腔的整個過程，任意時刻流動前沿flow front的位置，并且可以用query查詢到達該位置的時間。充填要盡量做到平衡，也就是料流同一時間到達型腔的各個末端。此結(jié)果還可以判斷充滿是否會出現(xiàn)氣泡等缺陷。2）pressure at end of fill 顯示了填充結(jié)束時型腔內(nèi)和流道內(nèi)的壓力分布，因為壓力影響到體積收縮，所以要盡可能做到壓力分布均勻。

23、從顯示結(jié)果上看就是顏色變化均勻，或者等值線分布均勻。3）pressure at injection location顯示在進料口位置整個注塑循環(huán)過程壓力的變化曲線。4）buck temperature 平均溫度分布是沿產(chǎn)品厚度方向上以熔體流速為權(quán)值的平均溫度，表示產(chǎn)品某一位置上的能量傳遞值。通過此結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品平均溫度值超過或接近材料的降解值，或者局部過熱的熱點（hot spot），出現(xiàn)上述情況，則需要重新設(shè)計澆注系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)、或改變工藝參數(shù)。5）weld lines （熔接痕） 熔接痕會使產(chǎn)品強度降低，特別是對于產(chǎn)品可能受力的部位，最好能避免熔接痕的出現(xiàn)，同時熔接痕也使表面質(zhì)量欠佳。可

24、以通過改變澆口的位置、排氣或開設(shè)溢料槽等方法改進熔接痕。6）air traps（困氣）顯示氣泡的位置，為了不影響注塑，氣泡最好位于流動末端或接近分型面上，這樣方便排出。如果某處的氣泡不符合上述條件，則需要開設(shè)排氣機構(gòu)來排氣。六、冷卻分析1.冷卻系統(tǒng)優(yōu)化目的冷卻系統(tǒng)優(yōu)化的目的是為了提高塑件的表面質(zhì)量，減少塑件內(nèi)應(yīng)力，防止塑件翹曲，以及降低注塑周期、提高生產(chǎn)率等。表面質(zhì)量主要指的是表面粗糙度，當模具溫度提高時，塑件表面粗糙度會降低；而同樣模溫提高時，因為冷卻速度減慢，內(nèi)應(yīng)力能得到充分的釋放，從而會降低翹曲的可能性；當塑件的內(nèi)、外壁溫度不一致時，卻可能導(dǎo)致由于收縮不一致產(chǎn)生的翹曲。2.注塑周期注塑周

25、期包括注射、保壓、冷卻和開模四個階段，其中注射、保壓和冷卻合起來叫做IPC時間，也稱為接觸時間。IPC時間段在冷卻分析作為一個整體進行輸入，它其實就是熱量從塑料傳遞到模具的時間段。3.注塑成型的熱傳遞一副注塑模具可以看做是一臺熱交換器，其熱輸入源是塑件以及熱流道，而冷卻管道（或水道）可以看做是其熱損失的主要原因，當然有時冷卻管道也可以稱為模具的熱輸入源，可以用來加熱模具。4.影響熱傳遞的因素1）塑件-模具壁的熱傳遞影響熱量從塑件傳遞到模具壁的因素有：塑料的熱傳導(dǎo)率、塑料的比熱容、模具壁和塑料熔體之間的溫度梯度、塑料熔體和模具接觸的質(zhì)量。當模具溫度增加時，熱傳遞速率降低，注塑周期相應(yīng)增加。下圖是

26、三種不同塑料的模具溫度和冷卻時間的關(guān)系曲線：2）模具內(nèi)的熱傳遞模具內(nèi)的熱傳遞即模具塑件接觸界面到模具冷卻液接觸界面之間的熱傳遞。這主要取決于材料的熱傳導(dǎo)率（thermal conductivity）,其越高，則熱傳遞越快、模具內(nèi)的溫度梯度越低、模具表面溫度分布越均勻。所有鋼的熱傳導(dǎo)率都相差不大，所以一副模具可以看做是只用一種鋼材。下表為各種常用模具材料的熱傳導(dǎo)率和比熱容：MaterialThermal ConductivityW/m-°CSpecific HeatJ/kg-°CDensityg/cm3D2 Tool Steel224607.700420 SS Tool St

27、eel 224627.730H-13 Tool Steel 264627.760A2 Tool Steel274607.75S7 Tool Steel294607.83Tool Steel P-2029 to 424607.80High Strength BeCu613818.90C17200 (BeCu)1043808.35Aluminum1657822.80C18000 (NiSiCrCu)2084048.58C17510 (BeCu)2453808.823）冷卻液/模具界面到冷卻液內(nèi)之間的熱傳遞這里熱傳遞的效率主要取決于冷卻液的流動速率，當冷卻液流動速率越大，其熱傳導(dǎo)能力越強。但冷卻液流

28、動速率的提高，靠提高水泵的功力來完成，（如果流動速率提高2倍，則水泵功率要提高8倍），所以流動速率以達到紊流為目標（對于水來說，無符合參數(shù)雷諾數(shù)達到2200為紊流，低于為層流）。當流動速率達到紊流時，冷卻液和冷卻液/模具界面的溫度梯度降低，一般來說，要求冷卻液入口溫度和冷卻液/模具界面之間的溫差低于5°C。有效的熱傳遞必須滿足兩個條件：第一，入口溫度和出口溫度之差不能超過3-5°C；第二，冷卻液溫度和冷卻液/模具界面之間的溫差低于5°C。5.冷卻液1）冷卻液溫度工藝參數(shù)的模具表面溫度是模具塑件接觸界面的目標溫度，冷卻液溫度必須低于這個值，究竟低多少，視冷卻管道距離

29、型腔的距離以及冷卻管道之間的距離而定。下圖為兩種不同直徑的冷卻管道在三種情況下，當冷卻液是30°C時，塑料制件的溫度變化情況：2）常用冷卻液水、油和切削液（乙二醇）都可以作為冷卻液。6.冷卻分析結(jié)果解釋1）表面溫度（surface temperature）此表面溫度結(jié)果顯示的是塑件模具接觸面的溫度，期望型芯和型腔表面溫度相差不大，如相差較大，可能引起塑件翹曲。該溫度和目標溫度的差值不能超過10°C，表面的任何溫度差也不能超過該值，若發(fā)現(xiàn)任何地方出現(xiàn)熱點，則需要專門處置。 2）溫度梯度圖溫度梯度圖是在循環(huán)結(jié)束時，在厚度方向上塑件溫度的變化情況，可以用X-Y圖表示如下：3）屏幕

30、輸出屏幕輸出有許多重要的參數(shù)，包括：冷卻液雷諾數(shù)，壓力降，冷卻液溫度范圍，冷卻液溫度升高值，型腔溫度結(jié)果等。Cavity surface temperature - maximum = 85.2770 CCavity surface temperature - minimum = 34.1740 CCavity surface temperature - average = 55.1740 CAverage mold exterior temperature = 27.9150 CCycle time = 22.5000 s 七、翹曲分析1.翹曲產(chǎn)生原因翹曲變形是指注塑制品形狀偏離了型腔形狀，

31、從而影響了產(chǎn)品的尺寸精度和形狀精度。翹曲變形主要有兩種形狀：拱形和馬鞍形。拱形是由于制品中間的收縮量小于周圍邊緣的收縮量，而馬鞍形則剛好相反。制品時間產(chǎn)生的翹曲往往是這兩種變形的組合。 拱形 馬鞍形翹曲的根本原因是材料的收縮。如果能夠做到塑件的各個方向和各個位置的收縮一致，則塑件比型腔僅僅是尺寸上稍有縮小，不會發(fā)生翹曲。塑件收縮率的變化可以分成三種類型：區(qū)域和區(qū)域之間的變化；沿橫截面上厚度的溫度變化；與材料流動方向平行和垂直的方向上的變化。第一種類型可以看做接近澆口的區(qū)域和流動末端的區(qū)域，其收縮率有較大不同，也可以看做是薄壁區(qū)和厚壁區(qū)之間的變化；第三種類型對于平行于材料流動方向的非填充材料，其

32、收縮率大，而垂直于流動方向收縮率則相對小。2.影響收縮的因素體積收縮（volumetric shrinkage）：塑料的體積收縮是所有收縮的驅(qū)動因素，在沒有壓力的情況下，可達25%。壓力越大，收縮越小。冷卻速率：對于半結(jié)晶材料，冷卻速率增大時，可能使得結(jié)晶度降低，從而減少體積收縮量。塑料填充時所產(chǎn)生的流動朝向。模具束縛：當塑件在還在模具里面時，受到模具的束縛，其長、寬方向的收縮被抑制，而厚度方向可以產(chǎn)生較大的收縮。當塑件從模具中頂出后，長寬方向就會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，可能會使得塑件發(fā)生翹曲。若冷卻速度慢，內(nèi)應(yīng)力會被慢慢釋放，可以避免翹曲的發(fā)生。模具束縛的影響還隨材料變化，有些材料對潛變的抵抗力強，內(nèi)應(yīng)

33、力是釋放慢，線尺寸收縮大，反之則反。厚度方向上的溫度變化：如果在塑件橫截面一邊的溫度和另一邊的溫度變化大，則可能導(dǎo)致比較大的翹曲。3. 產(chǎn)生翹曲的收縮變量冷卻不均：當塑件一面的溫度和另一面的溫度不同達到一定值時，就會產(chǎn)生一個彎曲力矩，從而使塑件產(chǎn)生翹曲。溫度變化越大，問題越大。張力力收縮不均：在不同的區(qū)域收縮的不同可能導(dǎo)致翹曲。HighShrinkageHigh Cooling RateLow Crystallization LevelLow Cooling RateHigh Crystallization LevelWarped Part方向效應(yīng)：對于非填充材料，流動方向的收縮率大，垂直方向

34、的收縮率小；而對于纖維填充材料，垂直于纖維方向的收縮率大，平行方向則小。Material Orientation DirectionPerp. ShrinkagePar. ShrinkageArea A. Shrinkage dueto Orientation Effects Area B. Dotted SquareArea ShrinkageArea A = Area B4.翹曲類型翹曲分為兩大類型。l Stable類型。收縮應(yīng)力垂直于翹曲的平面，收縮應(yīng)力與翹曲呈線性關(guān)系。l Unstable類型。收縮應(yīng)力施加于翹曲的平面上，收縮應(yīng)力與翹曲呈非線性關(guān)系，當收縮應(yīng)力大于一定值后，制品發(fā)生挫曲（buckling）5.翹曲分析步驟分析流程大致如下圖所示：1優(yōu)化填充分析在進行翹曲分析前，優(yōu)化填充分析非常重要，如果填充正確，那么翹曲值將非常小。填充分析優(yōu)化包括以下內(nèi)容： 正確的澆口的位置； 合適的工藝條件；平衡流動方式、沒有過保壓、沒有困氣、融合線質(zhì)量高、沒有遲滯等、平衡澆注系統(tǒng)等。2）優(yōu)化冷卻分析填充分析的基礎(chǔ)上，再對冷卻進行優(yōu)化。和翹曲相關(guān)的冷卻分析的主要目標是獲得均勻一致的熱傳遞，這意味著模具型腔、型芯的表面溫度均勻一致。優(yōu)化冷卻分析的第二目標是獲得最短的循環(huán)周期。3）保壓優(yōu)化冷卻分析完成之后，便可以用來作為流動分析的輸入。在做流動分析時，保壓就可以被優(yōu)