模流分析高级篇--塑料注射制品缺陷与CAE分析

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序言
塑料注射成型是一个复杂的过程，一个合格产品的生产需要制品设计、模具设计、原料选择和成型工艺控制等多方面的协调一致。传统的生产方法是依据经验进行模具设计和制造，在试模过程出现的制品缺陷通过反复修模和工艺调试加以解决。随着产品开发周期的缩短和品质要求的提高，传统的生产方式已不能适应现代发展的需求。CAE技术的应用使人们可以对注射成型过程塑料熔体在模具型腔中的流动及冷却、固化过程进行模拟分析和预测，以便在模具制造之前发现制品设计和模具设计中存在的问题，修改设计而不是返修模具。
Moldflow Insight作为技术领先的注射成型CAE软件，源于1978年澳大利亚皇家墨尔本技术学院Colin Austin开发的流动分析软件，2000年Moldflow公司与美国Advanced CAE Technology Inc.进行了战略性合并，成为领先全球的注射成型CAE软件公司，在技术上将美国Advanced CAE Technology Inc.的C-Mold软件与Moldflow软件全面融合，在2001年推出Moldflow Plastics Insight 3.0版本，使Moldflow Insight在全球注塑CAE软件市场占有率大于80%。2008年Moldflow公司并入全球最大的PC设计软件公司Autodesk，并于2009年7月发行了在Moldflow Plastics Insight 6.2版本基础上开发出Autodesk Moldflow Insight 2010。
本书是我们编写的以Moldflow Insight 2010版本为对象的两册教材之一，第一册为《Moldflow Insight 2010注射成型分析基础》，主要介绍Moldflow Insight 2010软件的基本操作和应用；本册《塑料注射制品缺陷与CAE分析》是在掌握了Moldflow Insight 2010软件操作的基础上，介绍如何运用该软件分析塑料注射成型过程常见的缺陷，本书还对导致制品常见缺陷的典型影响因素进行大量的实例分析，力求使读者能够通过本书的学习掌握运用Moldflow Insight 2010软件的技术分析注射成型过程产生的问题并加以解决的能力。
内容简介
《塑料注射制品缺陷与CAE分析》将塑料注射成型过程常见的缺陷与CAE分析相结合，通过对注射成型过程常见的缺陷产生原因及影响因素的阐述，并应用Autodesk Moldflow Insight 2010分析技术对缺陷加以模拟分析，提出合理的解决方案。《塑料注射制品缺陷与CAE分析》力求使读者通过学习，掌握运用注射成型CAE分析软件解决问题的能力。
《塑料注射制品缺陷与CAE分析》可供注射成型行业技术人员参考，也可作为大专院校高分子材料、塑料成型与模具等相关专业的教材及相关培训资料。
目录

第1章 概述 1
1.1 注射成型制品生产过程 1
1.1.1 注射成型过程 1
1.1.2 注射成型工艺条件控制 2
1.1.3 注射成型设备 4
1.2 注射成型的CAE分析技术 6
1.2.1 注射过程的CAE技术 6
1.2.2 注射成型CAE技术的发展历史 7
1.2.3 注射成型CAE技术的作用 8
1.2.4 主要注射成型CAE软件介绍 10

第2章 Moldflow Insight 2010软件介绍 18
2.1 Moldflow Insight 2010用户界面 18
2.2 Moldflow Insight 2010模型分析技术 20
2.2.1 中面模型分析技术 20
2.2.2 双域模型分析技术 21
2.2.3 三维实体分析技术 23
2.3 Moldflow Insight软件分析流程 24
2.3.1 新建工程项目 24
2.3.2 导入或新建CAD模型 24
2.3.3 划分网格 25
2.3.4 网格质量检查与修正 25
2.3.5 选择分析类型 26
2.3.6 选择成型材料 26
2.3.7 工艺参数 28
2.3.8 分析 28
2.3.9 查看分析结果 28
2.3.10 复制分析案例 29
2.3.11 设置分析类型 29
2.3.12 设置浇口位置 29
2.3.13 工艺参数设置 29
2.3.14 分析 30
2.3.15 结果查看 30

第3章 制品的收缩与CAE分析 34
3.1 注射制品收缩的过程和产生原因 34
3.1.1 注射制品的收缩过程 34
3.1.2 注射制品收缩产生的原因 37
3.2 影响注射制品收缩的因素 37
3.2.1 产品的结构设计因素 38
3.2.2 模具设计因素 39
3.2.3 材料因素 42
3.2.4 加工工艺参数因素 51
3.2.5 环境因素 56
3.3 注射制品收缩的CAE分析 58
3.3.1 制品收缩的CAE分析方法 58
3.3.2 浇口位置对收缩的影响 63
3.3.3 制品壁厚对收缩的影响 66
3.3.4 材料改变对收缩的影响 70
3.3.5 收缩的方向性 73
3.3.6 工艺参数改变对收缩的影响 75

第4章 制品翘曲变形与CAE分析 79
4.1 注射制品产生翘曲变形原因 79
4.2 翘曲变形的研究概况 81
4.2.1 实验法研究现状 81
4.2.2 理论分析法研究现状 82
4.3 影响制品翘曲变形的因素 84
4.3.1 材料因素 84
4.3.2 制品的结构设计因素 84
4.3.3 模具设计因素 86
4.3.4 注射加工工艺条件 88
4.4 制品翘曲变形的CAE分析 89
4.4.1 Moldflow翘曲变形的分析方法 89
4.4.2 浇口位置对翘曲变形的影响 94
4.4.3 浇口数目对翘曲变形的影响 98
4.4.4 材料种类对翘曲变形的影响 101
4.4.5 保压压力改变对翘曲变形的影响 105

第5章 制品残余应力与CAE分析 110
5.1 注射制品残余应力种类及其分布规律 110
5.1.1 流动取向应力 110
5.1.2 热应力 111
5.1.3 顶出应力 113
5.1.4 残余应力在制品中的分布规律 114
5.2 制品残余应力的测试方法 116
5.2.1 逐层剥离法 116
5.2.2 钻孔法 117
5.2.3 应力松弛法 120
5.2.4 超声波法 121
5.2.5 X射线和中子射线衍射法 122
5.2.6 光学双折射法 122
5.3 影响制品残余应力的因素 123
5.3.1 制品结构设计因素 124
5.3.2 模具设计的因素 125
5.3.3 材料因素 125
5.3.4 成型工艺因素 126
5.4 降低制品残余应力的方法 128
5.5 制品残余应力的CAE分析 130
5.5.1 Moldflow Insight制品残余应力的分析方法 130
5.5.2 影响残余应力的因素分析 132

第6章 制品的熔接痕与CAE分析 141
6.1 概述 141
6.1.1 熔接痕的类型 141
6.1.2 熔接痕的形成条件及熔接痕的特征 143
6.2 熔接痕的形成机理 144
6.3 影响制品产生熔接痕的因素 147
6.3.1 材料的影响 147
6.3.2 成型工艺条件的影响 151
6.3.3 制件结构的影响 153
6.3.4 模具结构的影响 156
6.4 克服熔接痕的基本方法 157
6.4.1 材料的选择 157
6.4.2 制件结构的设计 159
6.4.3 模具结构的设计 159
6.4.4 工艺条件的控制 160
6.4.5 采用注射新工艺消除熔接痕 160
6.5 通过CAE分析预测和改变熔接痕的位置和性能 163
6.5.1 制品熔接痕的CAE分析方法 164
6.5.2 通过浇口位置改善熔接痕的质量 166
6.5.3 通过熔接痕的位置判断对制品性能的影响 168

第7章 其他缺陷的CAE分析 170
7.1 制品缺料分析 170
7.1.1 制品缺料产生原因及处理 170
7.1.2 滞流导致缺料的CAE分析 171
7.2 多型腔浇注系统不平衡流动分析 177
7.2.1 相同制品的浇注体系平衡分析 179
7.2.2 不同制品的浇注体系平衡分析 183
参考文献 188

出版日期：2010年01月

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