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Moldflow模具分析应用 第1章 Moldflow分析基础知识 1.1 注塑成型基础知识 将树脂经由注塑机注塑成型变成塑料制品的过程如下： 计量：为了成型一定大小的塑件，必须使用一定量的颗粒状塑料，这就需要计量； 塑化：为了将塑料充入模腔，就必须使其变为熔融状态，流动充入模腔； 注塑充模：为了将熔融塑料充入模腔，就需要对熔融塑料施加注塑压力，流动充入模腔； 保压增密：熔融塑料充满模腔后，向模腔内补充因制品冷却收缩所需的物料； 制品冷却：保压结束后，制品开始进入冷却定型阶段； 开模：制品冷却定型后，注塑机的合模装置带动模具动模部分与定模分离； 顶件：注塑机的顶出机构顶出塑件； 取件：通过人力或机械手取出塑件和浇注系统凝料等； 闭模：注塑机的合模装置闭合并锁紧模具。 1.2 注塑成型过程 在注塑过程的塑化、填充、保压和冷却这4个主要阶段中，起主要作用的工艺参数也随注塑过程的变化而变化。 1．塑化 塑化是指塑料在料筒内经加热达到良好流动状态的全过程。因此可以说塑化是注塑成型的必备过程。熔体在进入模腔之前应达到规定的成型温度，并能在规定时间内达到足够的重量，熔体温度应均匀一致，不发生或极少发生热分解以保证生产的连续进行。 2．填充 这一阶段从柱塞或螺杆开始向前移动起，直至模腔被塑料熔体充满为止，填充过程主要的工艺参数有：熔体温度；注塑压力；充填时间 充填刚开始一段时间内模腔中没有压力，待模腔充填时，料流压力迅速上升而达到最大值。充填的时间与模塑压力有关。充模时间长，先进入模内的塑料受到较多的冷却，粘度增大，后面的塑料就需要在较高的压力下才能进入模腔；反之，所需得压力则较小。前一种情况下，由于塑料受到较高的剪切应力，分子定向程度比较大，这种现象如果保留到料温降低至软化点后，则制品中冻结得定向分子将使制品有各项异性。这种制品在温度变化较大的使用过程中会出现裂纹，裂纹方向与分子定向方向是一致的。而且，制品得热稳定性也较差，这是因为塑料的软化点随分子定向程度增高而降低。高速充模时，塑料熔体通过喷嘴、主流道、分流道和浇口时产生较多的摩擦热而使料温升高，这样当压力达到最大值时，塑料熔体的温度就能保持较高的值，分子定向程度可减小，制品熔接强度也可提高。充模过快时，在嵌件后部得熔接往往不好，使制品强度变劣。 3．保压 指的是熔体从充满模腔起到柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间。 保压阶段的主要工艺参数：保压压力；保压时间 保压时，熔体因冷却而收缩，但因塑料仍然处于柱塞或螺杆的稳压下，料筒内的熔体会被继续注入模腔内以补充因收缩而留出的空隙。如果柱塞或螺杆停在原位不动，压力曲线就会略有衰减；若柱塞或螺杆保持压力不变，也就是说随着熔体入模的同时向前做少许移动，则在此段中模内压力维持不变，此时压力曲线与时间轴平行。压实阶段对于提高制品的密度、降低收缩和克服制品表面缺陷都有影响。此外，由于塑料还在流动，而且温度又在不断下降，定向分子容易被冻结，这一阶段是大分子定向的主要阶段。这一时间拖延愈长，分子定向程度也越大。 4．冷却 从浇口处的塑料完全冻结时起，到制品从模腔中顶出时为止。 主要工艺参数是时间。 冷却时模腔内压力迅速下降，模腔内的塑料在这一阶段内主要是继续冷却，以便制品在脱模时具有足够的刚度而不致发生扭曲变形。该阶段虽无塑料从浇口流出或流入，但模内还可能有少量的塑料流动，因此依然能产生少量的分子定向。由于模内塑料的温度、亚尼和体积在这一阶段中均有变化，因此到制品脱模时，模内压力不一定等于外界压力，模内压力与外界压力的差值称为残余压力。残余压力的大小与压实阶段的时间长短有密切关系。残余压力为正值时，脱模比较困难，制品容易被刮伤或破裂；残余压力为负值时，制品表面容易有陷痕或内部有真空泡。所以只有当残余压力接近零时，脱模才比较顺利，并能获得满意的制品。 1．3 注塑成型工艺条件 注塑成型主要工艺条件包括温度、压力和时间等。 1．温度 注塑成型时的温度主要有熔料温度和模具温度，熔料温度影响塑化和注塑充模，模具温度影响充模和冷却定型。 熔料温度指塑化树脂的温度和从喷嘴射出的熔体温度，前者称为塑化温度，后者称为熔体温度，由此看来，熔料温度取决于料筒和喷嘴两部分的温度。熔料温度的高低决定熔体流动性能的好坏。熔料温度高，熔体的粘度小，流动性好，需要的注塑压力小，成型后的制件表面光洁度高，出现熔接痕、缺料的可能性小。反之，熔料温度低，就会降低熔体的流动性能，引起表面光洁度低、缺料、熔接痕明显等缺陷，但料温过高会引起材料热降解，导致物理和化学性能降低。 模具温度是指和塑件接触的模腔表面温度。模具温度直接影响熔体的充填流动行为、制件的冷却速度和制件的最终质量。提高模具温度可以改善熔体在模腔内的流动性，增强制件的密度和结晶度以及减小充模压力和制件中的压力。但是提高模温会增加制件