注射成型过程熔体前沿充填不平衡现象的试验研究
Moldflow注塑报告
材料成型CAE论文（Moldflow注塑工艺分析）姓名：学号：班级：基于MPI的塑料模具成形仿真实验指导书一、实验目的1.了解注塑模模拟仿真软件MPI-Moldflow Plastic Insight的功能；2.熟悉Moldflow Plastic Insight各个菜单和工具栏；3.运用实例初步掌握Moldflow Plastic Insight的成形分析流程；4.独立完成范例文件的塑性成形分析。
二、实验内容1.介绍Moldflow Plastic Insight软件的菜单、工具栏、显示控制、图层控制及文件接口等；2.介绍Moldflow Plastic Insight软件分析流程；3.学生在教师指导下完成示例模型的成形分析，并提交成形分析报告。
三、实验设备1.每个学生一台PC机，CPU：P5D2.8G，硬盘120G，内存，10242MB，显示器17LCD2. Moldflow Plastic Insight6.0中文版软件3.InternetExplorer软件四、实验原理1.注塑成形的基础知识所谓注塑成形（Injeetion Molding）是指将已熔化的材料喷射注入到模具内，经由冷却与固化后，得到成品的方法。
实验将运用Moldflow Plastic Insight软件来学习如何通过计算机仿真技术模拟塑件成形的过程，并估计成形缺陷、优化成形工艺参数，使学生掌握先进的注塑模设计手段和方法。
2.Moldflow软件介绍Moldflow 的产品适用于优化制件和模具设计的整个过程，并提供了一套整体解决方案。
Moldflow软硬件技术为制件设计、模具设计、注塑生产等整个过程提供了非常有价值的信息和建议，而且这些信息可以方便地实现共享。
下面介绍Moldflow的产品。
Moldflow Plastics Insight简称为MPI它是Moldflow动态系列的升级产品，是一个更为深入的制件和模具设计分析的软件集成体，它提供了强大的分析功能、可视化功能和项目管理工具。
塑料注射成型中充模阶段熔体流动的研究
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学位授予单位和日期：
垡直理工盘堂
答辩委员会主席：
睦笪教援
论文评阅人：
黄直筮副熬援
睦瑾副教攫
摘要
摘要
充模阶段是整个注射成型周期中最重要、最复杂的阶段，它决定着制品的物理性能 及质量。因此对该阶段熔体的流动行为进行研究，对提高产品质量具有重要意义。
对聚合物熔体在薄壁矩形型腔和浇注系统中充模流动过程进行了详细的分析，根据 其流动特点作了一系列假设，根据流体力学和热力学知识，建立了熔体充模流动的控制 方程，并给出了边界条件。求解得到熔体前沿平均速度，它是以温度、压力、速度梯度、 压力梯度及材料性质为变量的函数，对这些变量的影响从理论上作了分析。然后采用有 限元法求解压力场和速度场，采用有限差分法求解温度场，并用控制体积法得到熔体的 前沿位置。
Ａ ｍｏｌｄ ｗｉｔｈ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｃａｖｉｔｙ ｉｓ ｕｓｅｄ．Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ（ＰＰ）ａｎｄ ｈｉｇｈ—ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ（ＨＤＰＥ）ｗｅｒｅ ｍｏｌｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｎｌｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｂｕｔ ｔｈｅ ｍｅｌｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｉｎｊｃｃｔｉｏｎ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｒａｔｅ ａｒｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｏｉｎｔｓ ａｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｒｅｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
注塑品外观缺陷原因分析及方案
注塑品常見缺陷解決辦法
•注塑制品表面缺陷 1 .制品整体有塌瘪倾向的充填不足 成型材料的改进：选用流动性好的材料 成型条件的改进：提调幅浪射温度、压力、速度；
提高保压压力、加大从注射到保压的变换时间； 提高模具温度调整喷嘴逆流阀
注塑品常見缺陷解決辦法
•注塑制品表面缺陷 1 .制品整体有塌瘪倾向的充填不足 模具结构的改进：改变浇口的位置；浇口变短, 加大；流道变短、加宽；加大冷料穴；喷此和 模具口配合完好 制品设计的改进：调整树脂流动长度与厚度的比
偏小、合模精度不高、模具变形、融料过热等 造成
注塑品常見缺陷解決辦法
•有缺陷的制品通常由下面1个或几个原因 造成:
1.模塑前：原材料的处理和贮存； 2.模塑阶段：成型周期内的成型条件； 3.模塑之后：制品的处理和修饰
注塑品常見缺陷解決辦法
•在制品模塑前后出现的问题可能与污染、颜色、 静态粉尘收集器等相关的问题有关；在模塑阶 段,操作人员应能生产了质量好的熔体,在自测 的基础上保证熔体从喷嘴自由流出 每1套模具 和每种砂料都不同,因此无法概括好的熔体如何 可得到,操作人员的经验和加工需要成为最终点 决定因素
注塑品常見缺陷解決辦法
•在塑制品的质量出现问题,应从模具设计 和制造精度、成型条件、成型材料Байду номын сангаас成 型前后的环境4个方面来考虑 下面给出常 见的问题及改时办法
注塑品常見缺陷解決辦法
•注塑制品表面缺陷 1.充填不足原因在于：供料不足；压力不够；加
热不当；注塑时间不够；模具温度过低；夹入 空气造成反压；多模腔中,各模腔的流道不平衡
值.
注塑品常見缺陷解決辦法
•注塑制品表面缺陷 2 .1模多腔时某些型腔不能充填 成型条件的改进：减小浇口充满前的注射速度,提
如何解决多模穴医疗产品成型流动不平衡的问题
Science and technolo gy project科技专题塑料制造3年月刊如何解决多模穴医疗产品成型流动不平衡的问题流动平衡是医疗器材在多模穴成型成功与否的关键，好的流动平衡可以协助提升产品质量并降低差异性。
高分子熔胶是一种复杂的流体，其黏度会被剪切率和温度影响，尤其是多模穴成型时，流道里的料温不均，造成模穴间很难达到流动平衡。
再者，多模穴中有效保压时间和冷却时间都不尽相同，导致产品尺寸、重量甚至功能产生变异。
图1就是一个当熔胶进入次流道时填充不平衡的例子。
图1在次流道发生的流动不平衡在多模穴系统中，若能达成流道平衡便可在各模穴间取得充填与保压时间一致，更凸显流道平衡在多模穴成型中的重要性。
在成型时，必须确保模穴中塑件质量一致性，因为塑件重量与尺寸的变异会导致退件并造成损失。
如果模具的排气不畅或是流道设计不良，将会造成流道不平衡。
然而即使是模具使用几何对称流道设计，发生流道不平衡的机率依然存在；就算只有八个模穴这样的简单模具，流道不平衡也是很常见的。
一直以来，有各种促成流动平衡的方法因应而生，主要都是针对控制时间与熔胶的质量，那么我们又该如何进行应用?首先一定要去了解充填不平衡的原因。
充填不平衡通常是因为熔胶在流道系统中翻转或分流造成料温分布不均。
图2显示剪切率的分布，可以看出越接近模壁，剪切率越高；越接近流道中心则越低。
剪切率越高摩擦力越大。
如果累积的热能在通过模具时无法快速地散热，此时产生出来的热量就是所谓的“黏滞生热”或“剪切生热”。
通常当显著的黏滞生热产生时，我们会看到料温温度上升20°C 左右。
图3所示的流道图就是一个例子，当熔胶进入两个分流，温度分布就不再对称；接近转弯处内侧温度较高，外侧则较低。
因此高温熔胶在转弯内侧流动较快，若再一次分流就会形成流动差异。
这种现象在使用对于具有黏度与温度高敏感性的塑料如：PM M A 时非常明显。
图2剪切率在模穴中的分布已知较热的熔胶会提前到达模穴，因此能设计一个更长的流道或改变分流的位置，达到流动时间一致。
洗发水瓶盖注射成型模流分析及工艺优化
水瓶盖，
先用 MoldFlow 软件确定了最佳浇口位置，
模拟了
注射成型过程的有关缺陷及参数，再用 UG 软件设计了一
图2
模两腔三板式的模具结构，
缩短了模具研发周期[6]。
笔者针对洗发水瓶盖自动化注射生产的需要，以一
洗发水瓶盖模型及网格划分
副 1 模 4 腔、自动脱模、圆弧侧抽芯三板式注射模为研究
对象，进行洗发水瓶盖注射过程的数值模拟及工艺优化。
设计了浇注系统和冷却水路，选用包含冷却、填充、保压、
翘曲的分析序列展开分析，着重考虑成型过程中产生的
缺陷的原因，进而通过工艺参数优化来消除、减少潜在的
不足，
为最终的模具设计与生产工艺提供理论指导。
2
洗发水瓶盖成型工艺性分析
洗发水瓶盖塑件模型如图 1 所示，注射成型材料为
4.1
充填分析结果
洗发水瓶盖塑料制品在充填过程中，熔融状态的 PP
材料在螺杆带动下注射进洗发水瓶盖模具型腔，受到熔
料的流动性、传热性、螺杆的速度、锁模力等诸多因素的
影响，使得充填过程十分复杂。充填分析结果如图 7 所
示，发现填充持续至 0.376s，熔料填充至 99.02%，此时速
4.2
b——充填时间
to make it easier to process. The results show that the causes of warpage deformation are complicated,
and the uneven shrinkage has the greatest influence on the overall warpage deformation of the molded
注塑成型中一模两腔流道平衡优化设计（论）
第３８卷第８期 ２０１５年８月合肥工业大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＥＦＥＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３８Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１５ 收稿日期：２０１４‐０６‐２７基金项目：教育部科学技术研究重大资助项目（３１１０２５）作者简介：周 香（１９８８－），女，湖南隆回人，合肥工业大学硕士生；陈文琳（１９６３－），女，安徽安庆人，博士，合肥工业大学教授，硕士生导师．ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３‐５０６０．２０１５．０８．００７注塑成型中一模两腔流道平衡优化设计周 香， 陈文琳， 王晓花（合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥 ２３０００９）摘 要：具有配合关系的２个塑件一模两腔注塑成型时，容易产生填充、压力及温度不平衡等问题。
文章通过理论计算和实验相结合的方法，分析了玩具电脑Ａ、Ｂ面壳成型中存在的翘曲、飞边等缺陷，采用浇口平衡设计理论和有限元变截面法对该浇注系统进行优化设计。
模拟结果表明，充填时间不平衡率控制在０畅６１％，充填压力不平衡率控制在３畅８７％，且翘曲值有所减小。
优化后塑件缺陷分析结果表明，塑件飞边得到解决，翘曲有明显改善，从而说明流道平衡对改善塑件质量有较好的效果。
关键词：一模两腔；浇注系统；有限元；流道平衡；塑件质量中图分类号：ＴＱ３２０畅６６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３‐５０６０（２０１５）０８‐１０３６‐０５Ｒｕｎｎｅｒｂａｌａｎｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｉｎｄｏｕｂｌｅ‐ｃａｖｉｔｙｍｏｌｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎＺＨＯＵＸｉａｎｇ， ＣＨＥＮＷｅｎ‐ｌｉｎ， ＷＡＮＧＸｉａｏ‐ｈｕａ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｔｗｏｐｌａｓｔｉｃｐａｒｔｓｗｉｔｈｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｒｅａｐｔｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｕｎｂａｌ‐ａｎｃｅｄｆｉｌｌｉｎｇ，ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｄｏｕｂｌｅ‐ｃａｖｉｔｙｍｏｌｄｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｏｆｔｏｙｃｏｍｐｕｔｅｒＡａｎｄＢｓｈｅｌｌｓｆｏｒｍｉｎｇｉｎｃｌｕｄｉｎｇｗａｒｐａｎｄｆｌａｓｈａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｍｅｔｈｏｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙｏｆｒｕｎｎｅｒｂａｌａｎｃｅａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｖａｒｉａｂｌｅｓｅｃｔｉｏｎａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｇａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅｉｍｂａｌａｎｃｅｒａｔｅａｎｄｔｈｅｆｉｌｌｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｉｍｂａｌ‐ａｎｃｅｒａｔｅｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄａｔ０畅６１％ａｎｄ３畅８７％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｗａｒｐｖａｌｕｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｐａｒｔｓｄｅｆｅｃｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｒｏｕｇｈｏｐｔｉｍｉｚｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｐｌａｓｔｉｃｆｌａｓｈｉｓｓｏｌｖｅｄａｎｄｔｈｅｗａｒｐｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｒｕｎｎｅｒｂａｌａｎｃｅｈａｓｇｏｏｄｅｆｆｅｃｔｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｌａｓｔｉｃｐａｒｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ‐ｃａｖｉｔｙｍｏｌｄ；ｇａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｒｕｎｎｅｒｂａｌａｎｃｅ；ｐｌａｓｔｉｃｐａｒｔｑｕａｌｉｔｙ 一模多腔模具结构是一种能充分利用生产力资源，减少模具数量，提高企业生产效率和经济性的模具形式，在小型塑件、配合塑件及颜色相同塑件上具有广泛的应用。
板类制件水辅助注射成型流动过程的数值模拟研究
ｔｏ ｓｆｒｔｅ ｆｌ ｎ ｔｇ ， ａ ｄ ｔｅ ｂ ｓｃ ｅ ｕ ｔ ｎ ｆｎ ｎ Ｎｅ ｏ ｉ ，ｃ ｍｐ ｅ ｓｂｅ，ｖｓ ｏ ｓ ｆ ｉ ｒ ｔｅ ｐ ｃ ｉｇ ｉｎ ｌ ｇ ｓａ ｅ ｎ ａ ｉ ｑ ａｉ ｓ ｏ ｏ — ｗｔｎ ａ ｏ ｈ ｉ ｉ ｈ ｏ ｎ ｏ ｒ ｓｉ ｌ ｉｃ ｕ ｕ ｄ ｆ ｈ ａ ｋ ｎ ｌ ｏ ｓａ ｅｓ ｐ ｒ ｔｌ ｔｇ ｅ ａ ａｅｙ．Ｆｉｉｅ ｅｅ ｎ ／ ｎｔ ｉ ｅ ｅ ｃ ／ｃ ｎ ｒｌｖ ｌｍｅ ｍｅ ｏ ｓ ｗｅ ｅ ａ ｏ ｔｄ ｔ ｏｖ ｅ ｍａ ｅ ｔ ａ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ｆ ｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｔｏ ｏｕ ｔｄ ｒ ｄ ｐｅ ｏ ｓｌｅ ｔ ｔ ｍａ ｉ ｌ ｉ ｅ ｆ ｈ ｈ ｈ ｃ
ｗａｅ ｉｋ ｅ ｓ ｆ ｃｉｎ ａ ｄ ｂ ｌ ｅ ｅ ｒ ｔ ｅ ａ ｅ ｅ ｄ ｏ ｌ ｎ ｔｇ ｒ ｅ ｓ ｎ ｂｅ． ｔｒｔ ｃ ｎ ｓ ｒ ｔ ｕｋ ｔｍｐ ａｕｒ ｔｔ ｎ ｆｆ ｌ ｇｓａ ｅｗｅ ｅ ｒ ａ ａ ｌ ｈ ａ ｏ ｎ ｈ ｉ ｉ ｏ
注射充模时熔接痕形成的流动研究
热塑性塑料注射充模时熔接痕形成的流动研究摘要：研究流动前沿熔接痕的形成已用来模拟模具型腔的填充，热流方面的研究发现也已用来研究熔接痕薄弱的原因，比如，在靠近制件的表面，熔体接触面的地方发现了缺乏相互扩散和存在不合理的分子取向的临界区域，熔接痕薄弱的最主要原因是V形槽，V形槽的形成源于接近表面区域的虚弱接合和在末端填充时发生的非常明显的大分子取向引起的明显收缩，此外，根据经验得来的结论证明，局部的流动状况比整体的流动状况更容易影响熔接痕。
塑化温度和模具温度可以说是影响熔接痕强度的最重要的因素。
关键词：聚合物注塑成型热塑性塑料熔接痕模拟绪言：二个熔融塑料流体汇合时，熔接痕就会在充模期间形成。
这可能是多个浇口注塑造成的，也可能是制品中有孔或嵌件等流动障碍的结果。
有两种熔接痕十分常见，第一种是冷接痕或称“淤塞”痕，它是由两个流动前沿的正面冲击(没有其他方向的流动)造成的，另一种是热接痕或称“流动”痕,它是由两股熔融塑料流体侧向汇合后持续的流动造成的。
熔接痕通常会导致注塑件的机械强度降低以及光学表面外观缺陷,因此现在已经有大量的研究是关于注塑工艺条件对熔接痕的影响。
Malguarnera 和Manisali (1981) 测量了几种聚合物的熔接痕的强度,发现塑化和模具温度对熔接痕的强度有显著的影响。
Criens 和 Mosle(1983) 研究了设计及注塑工艺参数对带孔盘子机械性能的影响,他们发现塑化温度产生的影响随聚合物的改变而改变。
Kim 和 Suh(1986) 已经证明在低于热降解温度范围内塑化温度的增加会削弱熔接痕的强度。
研究发现 (Piccarolo and Saiu 1988):注射压力、注射速度、保压时间及保压力对熔接痕的影响很少。
最近,Liu等人 (2000) 根据Taguchi的方法设计了他们的实验再次表明塑化和模具温度是影响热塑性塑料注塑熔接痕机械特性的基本因素。
有一点值得注意:熔接痕的敏感性不仅取决于材料的特性及工艺条件,而且也取决于测试时采用的方法 (Selden 1997)。
聚合物熔体前沿追踪的Level set方法研究
＋
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（） １
ａ， ）
制体积法进行追踪。而 Ｌｖｌ ｅ 方法 因其 自身的优 ｅｅ ｓ ｔ
点 ， １８ 年 由 Ｏｈｒ Ｓｔｉ 提 出后 ， 到 日益 自 ９８ ｓｅ 和 ｅ ａ ｈｎ 受 广泛 的关 注。这种 方 法克 服 了一般 追 踪方 法必 须 构 造具体波前 面 的弱点 ， 而可 以较容 易地处 理复 杂 的 从 物质界 面 。运用这一方 法 ， 边界 的一些 特征 （ 法 向、 如
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叼 （ ） ＝Ｂ 了 ～。 ｏＴ ｅ
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（） ４ 边界 条件
熔体在模壁上无滑移 ， １ ＝ ， ＝Ｔ ； 即 ， ＝ ０ Ｔ 熔体
前 沿处 Ｐ＝ 。 ０ 型腔 边界上 满 足无渗 透边 界条件 ： 。 ０
性方程以及动量方程。通过一些合理 的假设 ， 在二 维 流动情 况 下这些 方程 可 写为 ． ： ４ Ｊ
注塑生产中塑料成型的缺陷及产生的原因
当制品采用多个浇口时，由于浇口的布置形式也会在型腔内产生 充填不平衡现象。 4、缩痕、缩孔
缩痕为制品表面的局部塌陷，又称凹痕、缩坑、沉降斑，缩孔即 制品内部的空洞。 形成原因： 材料： 收缩率过大。 模具： 1.制品设计不合理，制品壁厚过大或不均匀； 2.浇口位置不 合理； 3.浇口过小； 4.模具冷却不均匀。 注塑机： 1.止逆环、螺杆或柱塞磨损严重，注射压力无法传至型腔 导致供料不足； 2.注射及保压时熔料发生漏流，降低了充模压力和 料量，造成供料不足。 . 工艺： 1.熔体温度过高，则壁厚处、加强筋处或突起处背面容易出 现缩痕，因为容易冷却的地方先固化，物料会朝难以冷却的部分流动； 因此尽量将缩痕控制在不影响制品品质的位置。如果通过降低熔体温 度来减小制品的缩痕，但势必会带来注射压力的增加； 2.注射时间 过短或保压时间过短，浇口未固化时，保压就结束了； 3.注射压力 或保压压力过低； 4.注射速度过快； 5.塑料注射量不足且没有进行 足够的补缩。 5、熔接痕
当速度压力切换过早，保压参数不合理时，熔体在速度压力切换 之后发生滞流，流动缓慢，料流前锋温度下降过多，产生流痕。 波流痕的产生是由于熔体充模时温度高的熔体遇到温度低的模具型 腔壁而形成很硬的壳,壳层受到熔体流动力的作用,时而脱离型腔表面 而造成冷却不一致所致。 形成原因： 材料：1.物料的流动性不良；2.成型润滑剂选择不当。 模具：1.流道或浇口过小，注射速度快时，剪切速率和剪切应力大， 熔体流动不稳，注射速度慢时，熔体前沿推进缓慢，固化层延伸到前 沿，阻止前沿的喷泉流将塑料连续性的卷到模壁上，形成垂直流动方 向的缩痕，制品表面形成波纹；2.冷料井过小，使得温度过低的物料 进入型腔；3.排气不良；4.型腔内阻力过大。 工艺：1.物料在料筒中滞留时间过短，熔体温度低，无法将熔体压实， 将型腔填满； 2.注射压力、保压压力不足； 3.料筒、喷嘴温度过低， 使得物料难以流动； 4.注射速度过低，使得熔体在充填过程中温度
注塑成型不良及对策
第一章注塑成型不良及对策一．缩痕1．概要缩痕是指在制品的厚壁处、加强筋、凸台等部分的外表面，由于冷却不充分而无法补偿由于热收缩引起的缺料现象，从而在制品表面形成凹陷痕迹。
缩痕是制品表面所发生的不良现象中最多的。
2. 缩痕发生的原因及对策●固化太慢。
●有效保压时间太短。
●由于模具内的流动阻力较大，无法充分传达保压压力。
具体原因如下：（1）壁厚不均匀制品的壁厚不均匀，厚壁处的冷却速度比薄壁处的冷却速度慢，因此发生缩痕。
重新设计冷却方式，对厚壁处进行集中冷却, 由于凸台尺寸一般较厚，应设置缩痕去除针。
此外，设计模具时应尽可能将壁厚设计均匀，壁厚在3mm以下较为理想。
（2）模强压力不足为使制品受到足够的注塑压力，延长保压时间，同时增加保压压力。
可考虑修改浇口(变大或变短)来改善注塑压力的传递效果，在可能发生缩痕的部分设置浇口或改变浇口的位置。
另外，离浇口较远的部分由于树脂流动阻力较大，会发生很严重的收缩，可通过改变壁厚来改善保压传达效果。
成型薄壁制品时，在注塑压力还未被有效的传递之前制品就已经冷却硬化，因此就会出现缩痕。
此外，由于模具内表面不光滑有毛刺存在，其锁模压力低于注塑压力，导致使压力不足而出现缩痕。
对离浇口较远的收缩，可切断模具冷却。
这是因为模具温度升高时，熔料就不易硬图1-2加强筋周边的缩痕图1-3 壁厚不匀引起的缩痕化，注塑压力（尤其是保压压力）的传达就会变的容易。
（3）计量设定不当在设定成型条件时，螺杆前端如果不预留适量的熔融树脂用来缓冲的话，在保压过程中树脂就无法进行补料，进而出现供料不足的收缩痕。
这种现象主要以收缩点的形式存在，时常在浇口周围及产品表面发生。
因此很容易与其他原因造成的缩痕进行区别。
（4）收缩量过大成型塑料本身的收缩率越大缩痕发生越严重，特别是结晶性塑料。
如发生大面积缩痕时，一般可通过降低树脂温度、提高注塑压力等方法来改善。
假如问题仍得不到解决，在不影响制品用途的范围内可尝试更换塑料(用非结晶性聚合物代替)或混入增强性玻璃纤维、石棉等无机填充物，在一定程度上可减小缩痕，起到覆盖作用。
注塑澎CAEv缺陷vZ程应
摘 要
熟, 大家都认识到注塑模 C E技术能提高工程师处理注塑成型过 A
介计 技 "展及模E 的 成 着 机 的 发以射A术 " " 术 速 ,注 C" 日
程中发生的问题的能力,但能行之有效地将之应用于模具制造和 注塑生产中还缺乏经验, 并且能否正确理解 C E的简化理论和正 A
了易于数值求解的数学模型, 认识了各物理变量对成型过
程的影响: 3 L ,以 CMO D软件为工具进行了充填过程的分析,并通过 -
与实验结果的比较, 表明C E A 技术的可信度和优越性: 4 A ,通过C E分析比较冷却管道布置, 制品厚度, 开模温度,
模具热传导率对冷却时间影响的大小;
5 ,提出了利用C E A 软件解决成型中一些常见的缺陷的方法;
6 ,通过具体的实际产品设计过程来说明如何利用 C E软件 A 来优化浇口位置设计和优化工艺条件. 从上述工作中,本论文得到如下结论: I ,对于工程人员来说,只有充分认识了C E分析结果的物 A
rsl . eut s
4 O tn t m oat o m n cngri o h b i d iprn ft a og fu tn t . a e h e t a r c o i ao f e con canl a h ke , n d e t ad sprtcns oe m l t prue olg ne , i s p o e a r n i h t m cnuti o o y g . m lB ui C E odcvy d s A it f n 5 Bo h f wr o t i r uf l df t y g r gt a hw fu ot i r c b un . u o d o e a i e s s r g m a e i
振动注射成型对聚合物性能影响的研究进展
这种作用通过 聚合物 熔体 的流变 特性表 现出来 就是表 观粘 度下 降， 流动性能增强 。当然 ， 聚合物 熔体 粘度 的下 降也 不 是无限 的， 当粘度随频率的增加 而下 降到一定程度 时其下 降
的速率就变得缓慢 ， 形成 了粘度 一频率 曲线的平坦 区。振 动 对 聚合物熔体 的影 响因温度 和压 力 的不 同而 不 同。当温度 较低时 ， 聚合 物熔 体粘度 较大 ， 表观粘 度 随振动频 率增 加 而
置上 ， 对聚合物熔体进行动态挤 出实验。借助已建 立的振动 力场下聚合物熔体 流变行 为的表 征公式 ， 分别计算振 动力场 下聚合物熔体在 毛细管壁处 的剪 切应力 、 切速率 、 观粘 剪 表
度和第一法 向应力差 。结果表 明 ， 与稳态 挤 出时相 比， 引入
件 下处 于动 态的热平衡状态 。在振动场 中， 聚合物熔体振 动
（ Ｂ ）熔 体 的 表 观 粘 度 最 大 降 低 幅 度 分 别 为 ４ ．％ 、 ＡＳ ８９ ８ ．９ ２ ％和 ６ ． ％。在一 定 的振动 频率下 ， 力振 幅 的增 加 ６７ 压 可以大幅度降低熔体 的表观 粘度。当压力振 幅为 ２ ． ａ ９ ７ＭＰ 时 ， Ｄ Ｅ、Ｐ和 Ａ Ｓ熔体表观 粘度最 大 的降低幅度 分别 为 ＨＰ Ｐ Ｂ
程， 生产 出传统 注射 成型工 艺无法 得到 的高强 度 、 高性 能 的
注塑制品。
最佳频率 ， 频率 的增 加对流 变性 能 的影响不 大。Ｌ ｏｂｎ ｉ ｕ ｉｇ Ｙ 等 发 现 在 最 佳 振 动 频 率 ０ ７ ｚ下 ， 密 度 聚 乙 烯 ．０ Ｈ 高
（ Ｐ 、 ＨＤ Ｅ） 聚丙 烯 （ Ｐ 和 （ 烯腈／ － ，／ 乙烯 ） 聚物 Ｐ） 丙 丁－ ￣ 苯 共
有关工艺参数对注塑件成型质量产生的影响探究
３ 、 温 度参 数 熔 体气温 主要 由喷 嘴和 机筒两 部位 的气温 所决定 ， 注射 气温 的增 熔体气 温的增 高， 可降 低注塑件 的内应 力、 伸拉 的循 环链 条中， 因材料 自身的特性 以及相对 繁琐的加 工条件， 使材 料的 加 可增强熔体 流动性 。 成型历经相对较 长的状态 变化， 如固体的运送 、 熔融 、 熔体运输 、 压实、 强度等物理 力学性 能， 而使与流线 方向相互垂直 的冲击强度有所增强 ， 熔 体气温的 增 高可增强制 品的综 合 牢固、 纤维取 向等。 注塑件的成型不单使 材料拥有 了 ＿ 一 定 的尺寸及形态 ， 并可 使制品后 收缩 性能 得以下 降 。 使充模 状况得 到一定 的改观 。 当熔体气温 达到注 塑件气温 的上限 更使材 料 的性 能及组 织结 构有 了根 本性的 更新 。 成 型加 工工艺 的终极 性 能，
前沿部 位的前进速率， 确保熔体 的前沿速率在充填时均等化。 本文通过 分 面 的取向性 ， 使熔体 出现 弹性湍流 的现象 ， 造成注塑件 的外 表的纹 裂或 实践 表明 ， 注 射速率 偏离正常值均 会降低冲 击的强度 ， 假 若注 射 析注塑件成型的影响因素以及各 类工艺参数， 经由构建合 乎实际需要 的数 飞 边 。
会 因气体 数量 的增加使 注塑件出现 空洞甚至色泽 变化等 现象 ， 降低 目标便 是产生较 高品质和高使用价 值的 注塑制品 ， 然而， 假若 工艺参数 时， 存在彼 此 之 间的制约 和影 响关 联， 仅凭 操作 经验是 很难 获得最 优质的 制品品质 ； 气温较 高所产生的 降解 作用， 还 会削弱注 塑件 的强度 ， 降低 加 工工艺办法 的。 所 以说， 怎样将当代前沿 的优化设 计方案贯穿于聚合 其使用价值 。 物 的成 型加工之 中， 已是当下成型加工所面 临的重大课题 。
面向家族制模具多异型腔不平衡充填的快速优化设计
面向家族制模具多异型腔不平衡充填的快速优化设计李光明;郑丽璇;要小鹏【摘要】由于家族制模具多异型腔结构的不平衡性,极易在注射成型过程中产生局部充填不满、迟滞效应等缺陷,很大程度上制约着制品的品质.在对塑料熔体流动分析的基础上,发现流道截面半径和长度是影响熔体体积流量和压力分布的重要因素.针对指示灯柱产品多异型腔组合结构的注射成型特征,提出将不同型腔间充填末端的最大平均压力差作为不平衡因子,集成一种基于均匀设计多维结构变量的快速优化机制,结合遗传算法全局优化获得指标最优的流道方案.模拟验证结果表明,结构参数改进后的流道系统充填平衡效果明显优于初始结果.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2018(032)010【总页数】6页(P87-92)【关键词】家族制模具;多异型腔;充填不平衡;快速优化机制【作者】李光明;郑丽璇;要小鹏【作者单位】西南科技大学制造学院,四川绵阳 621010;西南科技大学制造学院,四川绵阳 621010;西南医科大学医学信息与工程学院,四川泸州 646000【正文语种】中文【中图分类】TQ320.66+20 前言注射成型作为重要的工业之一，为全球消费市场提供了约35 %的非标产品[1]。
产品的小批量和结构多样性要求尽可能地缩短整个生产周期，提高效率，降低成本。
因此，采用一模多腔的家族制模具生产不同体积、形状的塑件逐渐成为了研究热点。
然而，由于家族制模具往往具有型腔尺寸不一致、浇注系统布置非平衡的结构特点，使得熔体很难均衡充满型腔，从而导致局部模腔充填时间过长、充填不满、过保压等缺陷[2]，甚至会造成迟滞效应等，在很大程度上制约了制品的品质。
家族制模具的平衡充填仅依靠工艺参数的调整很难实现，大多数模具设计者通常采用结构修正的方式改善浇注系统的尺寸和布局[3]，即首先根据经验或一些设计公式估算流道和浇口的尺寸，然后通过不断试模来调整流道和浇口的尺寸，直到满足制品成型的基本要求。
注塑成型中熔接痕控制的数值模拟研究
ＭＩ Ｐ 系统 中有进行最佳浇 口位置（ ａ ｏａｏ ） Ｇ ｔ Ｌｃｔｎ 的 ｅ ｉ 分析 ， 可以用来 为设 计分 析过程找 到一个初步 的最佳 浇 口位置。经过分析结果 如图 Ｉ 所示 。深色位置是最
佳的浇 注位置 。考 虑多浇 口容易产生 多熔 接痕 ， 以 所
模具采取单浇 口。经 过几 次浇 口分析 ， 口位置 设计 浇
在深色位置上 。
（） 当的增加 注射压力 ； ３ 改正 模具结 构 ；４ 提 高 ２适 （） （） 模具温度 ， 使熔体前沿融合 的更好。
２ 塑件的工艺性实例分析
Ｚｕｎ ａ ｈ ａ ｇ Ｙ ｈ—ｈ ｉ Ｄ ａ ｎ ｕ ， ｉｏ ｎｏ ｇ—ｃ ａ ｈｏ
ｆｈｎ ａ￣ Ｓ
Ｃ ａ ｉ ｅｈｎｃａｄＥｅｔｃＥ ￣ ｍ ｍ Ｓｌ ｓｅｔｎＣｎｅ，ｈｎｏｇ Ｚｏｈａｇ ２７０ ） ｏｌ ｎ Ｍ ｃａｉ ｎ ｌ ｒ ｑ ｐ ｅ ａｙＩ ｐ ｉ ｅｔ Ｓａｄｎ ， ａｚｕｎ ， ７１１ ｍ ｅ ｃｉ ｔ ｎｃ ｏ ｒ
Ａ ｓｒｃ Ｗｉ ｈｅ ｅ ｆｔｅＭ Ｉｎｔｅ ｏ Ｆｏ ｎｅｔ ｎｏｍｎ ｉｓ ｕａ ｄａｄａａ ｚｄ ｙ ｏ ｐｔ ｆ ｉｄｏｉ ｅｔｎｐｏｕｔ ｃｏ ｉｇ ｏ ｅ ｅ ｂｔ ｔ ａ ｔ ｈｔ ｈｌ ｈ Ｐ ｉ ｈ Ｍ ｌ ｌ ｊｃｏ ｆｒｉｇｓ ｉ ｌｔ ｎ ｎｌ ｅ ｍ ｕｅ ｏ ａ ｎ ｆｎｃ ｉ ｒｄｃ，ａｃｒ ｎ ｔ ｔ — ｐｏ ｄ ｗｉ ｉ ｍ ｅ ｙ ｂｃ ｒｒｋ ｊ ｏ ｄ ｈ ｒ ｓｉｔ ａａ ｚ ｌｌｅ Ａ ｍ ｔｏ ｍ ｌｉｇｔ ｈｏｏｙｏｔ ｉ ｔｎｉｏ ｅ ｄｂ ｏｕａｎ ｏ ｔｅａ ｒ， ｅ ｒ ｅａ ｒ， ｅｆ ｍｅａｄｉ ｅｔｎ ｕｔｏｎ ｌ ｅＷｅ ｉ ． ｅ ｄｏ ｏ ｎ ｎｌｇ ｐｉ ｚ ｉ ｓ ｆ ｒ ｍ ｄｌｉｇｍ ｌ ｔ ｒ ｒｕｅ ｍ ｌｔｃ ｒｔ ｅ ｙ ｄｎ ｈ ｆ ｄ ｃ ｅ ｍ ａｏ ｅ ｙ ｔ ｄ ￣ｐ ｔ ｔｅｒ ｕ ｃｏ ｔ ｎ ｊ ｉ ｐ ｉ ｉ ｎ ｎｃ ｏ Ｄ ｕ ｎ ｓ弛．Ｆｏ ｔ ｓｌ ，ｔ ｏ ｅ ｐｒｔ ｅ ｎ ｒｍ ｈ ｒ ｕｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｅｍ ｌ ｍ ｅａ ｒ ｄｍｅ ｔ ｐｒｕｅｉｔｅ ｓｓ ｎｆａｔａｔ ，ｏｏ ｅ ｙｉｅｔｎｐｅｓｒ， ｈ ｉ ｅｔ ｔ ｅｉ８ ｌ． ｄｔ ｕ ａ ｌ ｅ ｅａ ｒ ｓ ｍｏｔｉ ｉｃｎ ｆ ｏ ｆｌｗｄｂ ｎ ｉ ｒ ｕｅ Ｔ ｅｎｃ ｉ ｉ ｓｍａ ｔｍ ｔ ｈ ｇ ｉ ｃｒ ｌ ｊ ｏ ｃ ｓ ｊ ｏ ｍ １ ｎ
冷料穴原理
冷料穴原理
冷料穴（也称冷料井、冷阱或冷料池）是注塑模具设计中的一个重要结构，其主要原理和作用如下：
1.熔体前沿的冷凝现象：注射成型过程中，当高温塑料熔体在接触到低温模具表面时，
由于热交换会立即在其前端形成一个冷凝区，这个区域内的塑料冷却速度快于后方流动的熔体，从而产生固化的“冷料头”。
2.避免冷料进入型腔：冷料穴位于主流道末端靠近模腔的位置，它的存在就是为了收集
这部分提前固化而未进入产品有效部分的“冷料头”。
如果不设置冷料穴，这些冷料可能会阻塞或者影响熔体流进模腔，导致制品质量缺陷，如短射、填充不满、气泡
等。
3.保证填充效果：通过将可能形成的冷料集中到冷料穴中，可以确保后续的熔体顺畅地
流入模腔，并且能够充满整个型腔，进而提高产品的尺寸精度和外观质量。
4.便于脱模与回收：冷料穴的设计还考虑到脱模时能方便地将冷料头与最终产品分离。
有的冷料穴还会配备专门的拉料杆或其他脱模机构，在开模时能够顺利将冷料顶出或抽离，以便进行下一轮注塑循环，并对产生的冷料进行回收处理。
总结来说，冷料穴利用了熔体接触模具壁面后的快速冷却特性，通过合理设计将这部分不易控制的冷料集中起来，从而保障注塑过程的稳定性和产品质量。
进料方向对共注塑中芯层熔体前沿冲破的影响
７ ０ ００ ０
７ ｏ ０ｏ ０
３ ５
９ ５
芯 层熔 体前 沿 冲破 是指 在顺 序共 注 射成 型 过程 中， 芯层 熔体 前沿 赶 上并 超 过壳 层熔 体前 沿 ， 得芯 使 层材 料暴 露 在壳 层之 外 ， 而造成 产 品报 废 的现 象 。 从
人们 既希 望避 免 这种 前沿 冲破 现 象 的发 生 ， 同时 又 希望 尽可 能多 地 填充 芯层 材 料 ， 以获 得 满 足 某 种使 用要 求且成 本 低廉 的塑料 制件 Ｊ 。利用 数 值 模 拟
适 应塑 料制 品 向高 性 能 和 多 功 能 方 向发 展 的需 要 ， 从 而涌 现 出许多 新 型 注 射 工 艺 ， 序 共 注 射 模 塑就 顺 是 其 中 的一 种新 型 注射 工艺 。
壳层 Ａ Ｓ Ｂ
芯层 Ｐ Ｐ
物 料 切 换 ／
％
５ ７
２７ １
２７ １
软 件模 拟进 料 方 向对 芯层 熔 体 前 沿 冲 破 趋 势 的影
响， 并建 立 了预 测前 沿 冲破趋 势 的数 学公 式 。
１ 实验 条件
Байду номын сангаас
对 不 同长 宽 尺 寸 及 比例 的制 件 ， 别 沿 图 １中 分
、
以矩形 板 制 件 为 实 验对 象 ， 外 观及 浇 口位 置 其 见图 １ 。其 中 ， 厚 Ｚ 板 恒定 为 ５ｍｍ， 度 和 宽 度 Ｙ 长 设 为 变量 ， 口位 置 分 别 选 取 在 宽 厚 面 的 几 何 中心 浇
点处 及 长厚 面 的几何 中心 Ｂ点 处 。
Ｂ点 进料 。图 ２示 出不 同宽度 条件 下 沿不 同方 向
进料时芯层熔体的冲破趋势。图２中同一条 曲线上 点划线 左 、 两侧 分别 为从 矩形 制 件 的宽 度 方 向 右 点 、 度方 向 Ｂ点 处进 浇 。 长
微注塑成型充模理论模型与3D填充模拟研究
微注塑成型充模理论模型与3D填充模拟研究杨铎;韩飞;吴蒙华【摘要】微注射成型(μIM)作为一个快速发展的技术,广泛用于生产微/纳米结构的聚合微零件或部件,如微流体诊断、微针给药装置、微型齿轮和微动开关等许多领域.因此,通过分析熔体在微观状态下的流动填充情况,进而优化注塑工艺参数,对提高产品的质量而言是非常有效的措施.本文通过建立微观状态下的熔体粘度模型,利用正交实验与Moldflow相结合的方式对平板微器件填充的状态和应力变形的影响机理进行了分析.通过分析平板微器件最佳浇口位置,利用一模二腔仿真模拟平板微器件的整体注塑过程,从而达到优化工艺参数改善熔体在微通道流动过程中的充填效果.【期刊名称】《塑料助剂》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】4页(P31-34)【关键词】微注塑;模型;3D填充模拟【作者】杨铎;韩飞;吴蒙华【作者单位】大连大学机械工程学院,大连,116622;大连大学机械工程学院,大连,116622;大连大学机械工程学院,大连,116622【正文语种】中文微流控芯片是目前MEMS研究最为活跃的领域之一，但是由填充不足引起的形状偏差会严重影响产品的质量[1]。
如何在不增加生产成本和生产周期的情况下对制件进行充填分析是目前应当着手解决的问题。
对于注射成型微流控芯片这种带有微沟槽结构的塑件，除了传统成型出现的塑件缺陷以外，微结构能否完全复制成为微流控芯片注射成型法成功的关键[2]。
本文利用Moldflow对平板微器件进行了应力变形分析确定了充填缺陷的产生原因，通过改变相应的工艺参数，达到提高塑件制品复制度的目的。
结果表明，通过优化工艺参数可以有效地增强塑件制品微结构的充填效果，最后对优化结果及影响因素做了较详尽的分析[3]。
1 微注塑充型分析模型的建立为了精确测定功能结构的填充性能，重要的是要知道聚合物停止流动时的温度。
这就是所谓的无流动温度t no或转变温度Ttrans（Moldflow中使用的术语）对于无定形聚合物的复制保真度有很大的影响，但是很难确定[4]。
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0 前言 1
一模多腔注射成型过程中，树脂充填各型腔的 充填速率、流动状态的不平衡将导致同一模具不同 型腔所成型塑件的性能、精度产生差异，此即为多
20080315 收到初稿，20080916 收到修改稿
型腔注射成型过程的充填平衡性问题。近年来随着 对注塑制品成型效率及成型精度要求的不断提升， 多型腔注射成型的充填平衡性问题也引起了各国研 究人员的关注。他们的研究主要着眼于熔体充填不 同型腔时的充填不平衡现象[1-7]。作者采用可视化手 段在对多型腔注塑充填平衡性问题进行研究时发 现，熔体在充填型腔的过程中，其流动前沿会产生
图 7 传感器在流道内的测量位置
月 2009 年 2 月
姜开宇等：注射成型过程熔体前沿充填不平衡现象的试验研究
297
将传感器向右侧移动 0.5 mm，固定后再进行下一组 注射和测量试验。将所有数据汇总后即可得到不同
工艺条件下流道横断面处温度的分布。
图 8 为试验测得的不同注射速率下充填过程流 道横断面方向树脂温度分布曲面图。图 8 中的 x 坐 标轴为传感器在流道内的位置坐标 p，该坐标值与 图 7b 的传感器位置一致；y 轴为注射机螺杆由计量 位置向喷嘴处移动的距离 s；z 轴为传感器所测得的 树脂温度。如图 8a 所示，当注射速率为 5 cm3/s 时， 充填过程中树脂的高温区一直位于偏向于 Si 侧(内 侧)的 0.5～1.0 mm 处。随着充填的进行，高温区树 脂温度由充填初始阶段(s≈12 mm，住友 Ultra75 注 塑机)的 200 ℃下降到最终阶段(s≈40 mm)的 150 ℃，So 侧的低温区域逐步扩大。当充填速率为 10
296
机械工程学报
第 45 卷第 2 期期
可知，当 dL>0 时，熔体的流动前沿向型腔内侧(Si 侧)偏移；当 dL<0 时，熔体的流动前沿向型腔外侧 (So 侧)偏移。
时，熔体前沿的偏移规律与 400 cm3/s 相似，初期也 是向型腔内侧偏移，随充填的进行，前沿逐步向外 侧偏移。但向外侧的偏移量要小于 400 cm3/s 时的偏 移量。
第 45 卷第 2 期 2009 年 2 月
机械工程学报
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
Vo l . 4 5 N o . 2
Feb.
2009
DOI：10.3901/JME.2009.02.294
注射成型过程熔体前沿充填不平衡 现象的试验研究
姜开宇 1 横井秀俊 2
(1．大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室 大连 116023； 2. 东京大学国际产学共同研究中心 东京 153-8505 日本)
(a) t=0.032 s
(b) t=0.036 s
(c) t=0.048 s
图 4 不同时刻充填过程可视化图像(Ri =400 cm3/s)
图 6 不同注射速率下型腔内熔体前沿位置与偏移量关系曲线
3 流道横断面处熔体温度的分布
为了探明多型腔注射成型过程熔体前沿偏移 现象的形成机理，本研究采用日本双叶电子株式会 社生产的直径 1 mm 红外线温度传感器对浇口附近 流道横断面方向树脂的温度分布进行了测量。传感 器在流道内的测温位置如图 7 所示。测温时首先将 温度传感器定位于距流道中心线 2 mm 的左侧流道 壁面附近(图 7b 坐标位置“–2”处)，设定好工艺参 数后，每注射一组试样并采集树脂温度数据后，就
2. Center for Collaborative Research, The University of Tokyo, Tokyo 153-8505, Japan)
Abstract：Filling balance of injection molding is one of the main factors that influence the precision of plastic products. During the injection molding process, when polymer melt is filling the mold cavity, the flow forefront may shift left and right, thus causing filling imbalance. In order to make clear the mechanism of filling imbalance, one set of movable temperature measuring system equipped with infrared fiber sensor is designed. This system and visualization method are adopted to observe and analyze the aforesaid shifting phenomenon. The experimental results show that the shifting phenomenon and shifting degree of flow forefront at different filling speed are also different. The shifting of flow forefront is related to the flow behavior of melt in the runner and the variation of temperature field . A model of flow behavior of melt in the runner is constructed according to the experimental results and shear heat theory. The model can well describe the formation mechanism of the filling imbalance phenomenon. Tracer experiment of melt flow in the runner shows that the model coincides well with the actual situation. Key words：Injection molding Filling balance Visualization
Experiment Study on Filling Imbalance Phenomenon of Melt Front during Injection Molding Process
JIANG Kaiyu1 YOKOI Hidetoshi2
(1. Key Laboratory for Precision and Non-traditional Machining Technology of Ministry of Education, Dalian University of Technology熔体前沿轮廓图
图 6 为不同注射速率下型腔内熔体前沿位置 L0(图 5a)与 dL 的关系曲线。该曲线表明，当注射速 率 Ri=5 cm3/s 时，在充填过程中 dL 始终大于零，即 熔体前沿在整个充型阶段向型腔内侧偏移。当注射 速率提高到 10 cm3/s 时，在充填过程中 dL 值接近 于零，说明在该注射条件下熔体前沿没有明显的偏 移，基本处于平衡状态。在超高速注射条件下，当 注射速率达到 400 cm3/s 时，在充填的初期，熔体前 沿向型腔内侧偏移，随着充填的进行，熔体前沿由 内侧逐步向外侧偏移。而当注射速率达到 600 cm3/s
摘要：注射成型的充填平衡性问题是影响塑料制品成型精度的主要因素之一。注射成型过程中，塑料熔体充填型腔时流动前 沿会产生左右偏移的现象，从而导致充填的不平衡。为研究这种充填不平衡现象的机理，设计出一套装有红外线纤维传感器 的移动式温度测量系统，采用该系统及可视化手段对一模两腔注塑成型过程熔体流动前沿在型腔内的偏移现象进行观察和分 析。试验结果表明，不同注射速率下流动前沿的偏移现象及偏移程度也不同，流动前沿的偏移与熔体在流道内的流动行为以 及温度场的变化有关。根据试验结果及剪切热理论所建立的流道内熔体流动行为模型可以较好地描述熔体前沿充填不平衡现 象的生成机理。流道内熔体流动的示踪试验表明该模型与实际情况相吻合。 关键词：注射成型 充填平衡 可视化 中图分类号：TQ320
图 1 T 型等长流道一模两腔模具型腔结构示意图
图 2 可视化模具结构示意图
固定板 定位标尺
红外线纤 维传感器
导板
图 3 移动式测温装置
表 成型条件
参数
注射速率 Ri/(cm3·s–1) 树脂温度θ1/℃ 模温θ2/℃
数值 5, 10, 50, 200, 400, 600
230 50
2 型腔内熔体流动行为的可视化 观察结果
高速注塑机进行成型试验。试验用树脂为 PP(J-3054HP, Prime Polymer Co. Ltd)。具体成型条 件见下表。
1 试验装置及方法
研究对象为具有 T 形等长流道的一模两腔注塑 模具的注射成型过程。该模具型腔的结构如图 1 所 示，型腔厚度为 3.5 mm。模具的定模部分装有石英 玻璃观察窗口，试验时采用 NAC 公司的 fxK4 型高 速摄像机通过该观察窗口来观察记录成型过程中塑 料熔体流动前沿在型腔内的移动情况。图 2 为该可 视化试验模具的结构示意图。为了分析型腔内熔体 前沿偏移现象的形成机理，作者设计了一套装有探 头直径为 1 mm 的高应答性红外线温度传感器(型 号：EPD-001S，响应时间小于 0.01 ms，双叶电子 株式会社)的移动式温度测量系统。如图 3 所示，该 装置由传感器模块、导板、固定板、定位螺旋标尺 等部件构成。试验时安装到可视化模具的观察窗空 腔内，通过定位标尺确定好传感器的测量位置，用 螺栓固定后即可测量流道内不同位置的树脂温度。 常速注射条件下，Ri(注射速率)分别为 5 cm3/s，10 cm3/s ，50 cm3/s 时 ，采 用住 友 重机 株式 会 社的 Ultra75-C250 型注塑机进行注射成型试验。超高速 注射条件下，Ri 分别为 400 cm3/s，600 cm3/s，采用 FUNAC 公司的 ROBOSHOTα-100iA LINEAR 型超