1、分类号：TQ320.66 单位代码：10363密 级： 公开 学 号：2080102105题 目 小型轿车塑料件的注塑成型分析及模具设计ANALYSIS OF THE INJECTION MOLDING AND MOLD DESIGN OF THE SMALL CAR PLASTIC PARTS论文答辩日期： 2011-6-11 安徽工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所
2、写的内容负责，并完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日安徽工程大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权安徽工程科技学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密 ，在 年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密 。学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日安徽工程大学硕士学位论文I学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是
3、本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期
4、： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日安徽工程大学硕士学位论文II小型轿车塑料件的注塑成型分析及模具设计摘 要随着人们对高质量生活的追求，轿车行业正向着轻型化和低噪音等方向发展。轿车塑料件能满足轿车行业发展的需求，因而在轿车上的应用越来越广泛。传统方法在开发轿车重要的塑料内饰车门时主要依赖人工经验，缺乏科学依据；这样塑料件从设计到注塑成型一般需要重复多次，不但浪费大量人力和物力，而且注塑出的产品经常会出现各种缺陷。然而注塑 CAE 技术可以很大程度地突破传统方法的局限性。课题采用注塑 CAE 技术分析轿车车门部件的注塑成型过程，通过对塑料件注塑成型过程分析有效地预测注塑过程出现的各种问题
5、，为模具设计提供了科学依据，提高了塑料件的开发效率。本论文结合理论最佳浇口位置分析和塑料件自身结构特点首先确定出可能存在的浇口位置方案，并分别对各种方案进行可行性分析，然后通过比较，在可行性的浇口位置方案中确定出实际最佳浇口位置方案；以分析的结果为依据设计出浇注系统。然后根据塑件结构特点和材料特性设计出可能存在的冷却方案，对这些方案进行比较分析，确定出较优的方案；对较优方案进行改进分析，从而确定最佳冷却系统。最后根据塑料件的工艺参数范围列出可采用的一系列参数，以软件的 DOE 模块和流动分析模块为平台进行最优工艺参数优化分析，从而确定出最优注塑工艺参数，并进行了成型零件和分型抽芯系统的设计。经
6、过研究，论文确定了最佳浇注系统方案、冷却系统方案和最佳注塑工艺参数。以这些分析的结果为依据设计了模具，从而提高了模具设计效率，并为实际的塑料件注塑成型提供了科学指导。关键词：塑料件，内饰门板，注塑成型，CAE，Moldflow安徽工程大学硕士学位论文IIIANALYSIS OF THE INJECTION MOLDING AND MOLD DESIGN OF THE SMALL CAR PLASTIC PARTSABSTRACTWith the pursuit of high quality of life, the car industry is toward lightweight and
7、 low noise direction. Car plastic parts can meet the needs of the development of car industry, so they are more and more widely used in the car industry. The traditional method in the development of the important plastic interior door mainly relies on artificial experience, lack of scientific basis；
8、many times are repeatly needed from design to injection molding，not only wasting much manpower and material resource, but also having various defects of the products. The injection molding CAE technology largely breaks through the limitation of traditional method. The issue analyzes the injection mo
9、lding process of the car door parts by the injection molding CAE technology，and can effectively predict the problems arising in the molding process through the process of injection molding of plastic parts. The mold design can be provided scientific basis and the development efficiency of the plasti
10、c parts can be improved.Firstly, the article determines the possible ingate location programs together the theoretically best ingate location with structural characteristics of plastic parts, makes feasibility analysis between various programs and comparing the feasible programs, and determines the
11、actual optimum ingate location; the gating system can be designed based on the results.Then we can make out the feasibly colling programs according to structural characteristics of plastic parts and material properties and make comparison to determine the optimum program; the optimum program will be
12、 improved to determine the best cooling system. Finally, we can make out a series of parameters according to the scope of the process parameters of plastic and carry out the analysis of optimal injection 安徽工程大学硕士学位论文IVmolding process parameters to determine the optimal injection molding process para
13、meters; the formed parts and the parting and core-pulling system are also designed.The artical determines the best solution casting system, cooling system solutions and the best injection molding process parameters after the study. The mold is designed based on the results；the design efficiency is g
14、reatly improved and scientific guidance is provied in the actual injection molding of plastic parts. Author: Yu Xiaopeng(Materials Science and Engineering)Supervised by: Wang Jianli and Tao FengKEY WORDS: Plastic parts, Interior door, Injection molding, CAE, Moldflow安徽工程大学硕士学位论文V目录第 1 章 绪论 .11.1 课题背
15、景 .11.2 课题目的意义 .21.3 注塑 CAE 技术的研究现状和发展趋势 .31.4 课题研究内容和研究方案 .41.4.1 课题研究内容 .41.4.2 课题研究方案 .4第 2 章 注塑成型与 Moldflow 模拟的理论基础 .52.1 注塑成型理论知识 .52.1.1 注塑成型原理与工艺过程 .52.1.2 注塑成型常见缺陷及解决方法 28 .62.2 Moldflow 软件模拟理论基础 .82.2.1 注塑 CAE 软件 Moldflow 简介 29 .82.2.2 聚合物流动性质 30 .92.2.3 聚合物流动基本方程 31 .92.2.4 Moldflow 模拟流动过程
16、控制方程 32 .10第 3 章 基于 Moldflow 的浇注系统设计 .123.1 有限元模型的建立 .123.1.1 数据转换 .123.1.2 网格划分和修复 .123.2 浇注系统设计 .173.2.1 理论最佳浇口位置分析 .183.2.2 实际最佳浇口位置分析 .213.2.3 模架选择 .323.2.4 浇口、分流道及主流道设计 .343.3 本章小结 .35第 4 章 基于 Moldflow 的冷却系统设计 .364.1 冷却介质选定 56 .364.2 冷却方式选定 .364.3 冷却管道设计 .374.3.1 管道直径和长度确定 59 .374.3.2 管道数目确定 60
17、 .374.3.3 冷却系统设计 .384.4 冷却方案比较分析 .394.4.1 冷却管道诊断 .394.4.2 冷却分析比较 .404.5 冷却改进 .424.5.1 改进管道设置 .424.5.2 改进管道分析 .424.6 本章小结 .43安徽工程大学硕士学位论文VI第 5 章 注塑工艺参数的优化选择 .445.1 DOE 模块的熔体温度和模具温度优化选择 .445.1.1 DOE（流动）实验设置 .455.1.2 熔体温度查看分析结果 .455.1.3 模具温度查看结果和分析比较 .475.2 流动模块参数优化选择 .495.2.1 注射速率优化选择 .505.2.2 保压压力优化选
18、择 .525.3 其它注塑工艺参数的确定 .555.4 本章小结 .55第 6 章 模具其它系统设计 .566.1 成型零件设计 .566.2 分型抽芯机构 .576.3 本章小结 .59第 7 章 结论与展望 .60参考文献 .61攻读学位期间发表的学术论文目录 .65致 谢 .66安徽工程大学硕士学位论文1第 1 章 绪论1.1 课题背景上世纪 80 年代，在国家经济政策的支持引导下，我国模具工业迅速发展。到 2002 年模具工业总产值约 360 亿元人民币，其中塑料模具占 30%左右 1。小型轿车塑料模具是塑料模具的重要组成部分。随着小型轿车塑料模具的发展，塑料件的广泛使用使小型轿车向着
19、轻型、高速、舒适和节能等方向发展。目前，小型轿车用塑料件占轿车重量约为 7%-10%2。例如红旗轿车中塑料用量约为88.33Kg，桑塔纳约为 67.2Kg，奥迪约为 89.98Kg3。小型轿车上的塑料件主要有外装饰件、内装饰件和功能结构零件 4。外装饰件指保险杠、车外板件、汽车挡泥板、灯壳、后盖板、外门板和后导流板等。内装饰件指仪表板、车门内板、方向盘、杂物箱、门把手、座椅和顶棚等。功能结构零件主要指发动机部件及其罩下燃油进气系统和电器系统，如燃料箱、发动机部件等。这些塑料件使用的材料主要有通用塑料、工程塑料和高性能工程塑料 6。通用塑料有聚烯烃热塑性弹性体(TPO)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(
20、PE)、 ABS 等 7；工程塑料有聚酰胺(PA)、聚碳酸脂(PC)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO) 、热塑性聚脂(PET，PBT)等 8；高性能工程塑料有聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES) 、聚砜(PSU)和聚氨酯(PU)等 9。目前我国小型轿车塑料模具已经得到较好的发展。气辅注射成型模具技术和热流道模具技术方面的有些成果已达到国际水平；注塑 CAE 技术在很多大型企业已经得到使用，企业生产率和经济效益明显提高；市场需求的旺盛使越来越多的企业家投资轿车塑料模具行业。然而，我国轿车塑料模具行业还有很多不足之处。轿车塑料模具行业标准化水平低；精密、复杂的模具设计水平不高；塑料件材料主要依赖进口。今后我国轿车塑料模具行业的发展方向是：提高模具的标准化水平；提高精密、复杂模具的设计水平；自主开发增强塑料、高性能树脂等材料；提高快速测量技术和逆向工程技术；提高对模具CAD/CAM/CAE 软件的二次开发水平 10。
