外文翻譯--巨大線束網(wǎng)絡的塑料裝飾構件集成 中文版

摘 錄 巨大線束網(wǎng)絡的塑料裝飾構件集成 的 發(fā)現(xiàn)在汽車 領域上 是降低汽車重量的一個 很 有吸引力的方式。當任何異物插入注射成型的部分，在聚合物中橫截面的變化導致了 縮痕是 審美缺陷而不是塑料裝飾是可以接受的組件。 在本文中，插入成型采用注射成型過程 分量的 方法來減少或消除縮痕線。采用 L9 正交試驗設計實驗框架用來研究工藝參數(shù)的影響 ， 部分的肋的幾何形狀，并在 水槽的標 記線本身存在的形成。水槽深度被定義為在表面輪廓可以感覺到 的 剩余的偏轉。一個描述性的模擬研究提出 在 不同的肋的幾何形狀的觀察水池深度標記的工藝參數(shù) 、 模具溫度 、 熔體溫 度和包 裝 的時間是不同的。仿真結果表明，較高的模具溫度可有效地最小化的下沉深度為所有的肋的幾何形狀 ， 而熔體溫度和包時間的影響取決于特定的肋的幾何形狀。研究結果還表明，適當?shù)慕M合肋的幾何形狀和工藝參數(shù)消除了 水槽標記。 感 謝 我要感謝我的導師 David C. Angstadt 博士的指導 和在 這個項目的整個過程中的信任和支持。Angstadt 博士的不斷的反饋和很高的期望，驅使我不斷進取，完成這項工作。我衷心感謝 Mica Grujicic 博士讓我進入 Moldflow。 特別感謝我的研究生同學 Peiman Mosaddegh 和 Celina Renner 這項工作的過程中的無私幫助。我還要感謝我的朋友 Nitendra Nath， Gayatri Keskar， Sonia Ramnani， Shyam Panyam， Judhajit Roy 和 Ajit Kanda 的 不斷鼓勵和幫助。最后，我要感謝我的家人和 朋友們 所有的愛和關懷， 如果 沒有 這些的話， 這項工作將是不完整 的 。 第一章 引言 汽車制造商正越來越多地用塑料解決方案 來減輕重量 。最近的一項研究表明，塑料占了 10%的汽車的總重量。塑料在汽車從內部 的 保險杠 到外部的 門 體 都 存在。隨著塑料 使用的增加 ， 塑料 已在汽車電氣設備的使用 有了 巨大的增加。這導致的一個廣泛的網(wǎng)絡線 的 需要。這些線形成一個汽車 網(wǎng)絡 。在一個典型的汽車 中的 線束 重量大約 70 公斤，幾乎 2 公里長 1 。因此，電氣線束連同塑料從一端 到另一端 。 需要注意的是，在汽車線束的導線尺寸的選擇是維持布線堅固而不是導線的電流承載能力。這一結果在較粗的導線的選擇是一個特定的應用程序所需的。考慮到塑料線束在車身整合將是有益的存在。如果線是由一些 方法嵌入到 塑料組件本身，儀表的選擇標準可以利用塑料部件 硬度 需要。這將導致在一個較小的導線將 成 為節(jié)省重量的使用 途徑 。通過 消除保護帶、管和夾緊裝置的使用來進一步減少線束的重量 。另外，如果 把 連接器納入塑料部件 中 ，電氣連接將建在部件組裝；因此，節(jié)省時間和設計一個萬無一失的方法來避免錯誤連接。嵌件注射成型的大規(guī)模生產(chǎn)線 是 這樣的組件 生產(chǎn) 最簡單最便宜的方法。雖然 這種方法 有許多優(yōu)點， 但 使用此過程的主要因素 是 防止該制造方法的使用 過程中 伴隨表面缺陷，通常 下 沉標記。 對這種方法的應用領域將 在 汽車 的 膜 生產(chǎn) 。 其中 一個領域的應用可能是儀表板。一個儀表板有各種電線沿著它的應用如娛樂系統(tǒng) 、 燈光 、 空調機組等。例如，汽車收音機大約 需要 1.5A 的 工作 電流 。 平均線規(guī)為 20 導線與一個 0.8 毫米的鋼絲直徑可以進行輸電 1.5A，滿足車載收音機的要求。使用插入成型線在控制臺向無線供電意味著控制臺表面必須無缺陷。因此，本研究的目的是選擇導線尺寸為 0.8mm。 本研究的目的是消除或減少縮痕 并用 0.8mm 直徑鋼絲插入模制 組 件。 1.1 注射成型工藝 注射成型是塑料部件循環(huán)用于大規(guī)模生產(chǎn)的最常見的制造技術。注塑成型，顧名思義，是由熔融聚合物注射到模具的壓力下得到成品。這是一個高 效率、 低成本需要非常少的的過程 ， 在大多數(shù)情況下，沒有整理工藝 的 高 耐 控制 性 和可重復性。無論是熱塑性塑料和熱固性塑料 都 可以注塑成型，制造復雜的零件。 注塑周期 注塑周期開始的兩個半模模腔 閉合 創(chuàng)建。其次是充盈 階段、壓緊 階段和冷卻階段。 充盈 階段 ：當周期開始 ， 針筒向前運動。成型周期的開始是由手動控制或由自動和半自動閉合模具成型周期觸發(fā)。加熱線圈的熔體在螺桿的聚合物材料。螺桿前進， 產(chǎn)生 壓力，迫使熔融的塑料通過噴嘴進入模具型腔通過 澆口和流動腔 。 這個 階段持續(xù)到模腔被完全填充。圖 1 顯示了在注塑周期的各個階段。 壓緊 階段：在充填階段結束時幾乎完全填充模具型腔 時壓緊 周期開始。在這一階段，腔體內的 壓力一直維持到凍結 為止 。通過保持模具內的壓力， 由于冷卻后 少量的聚合物熔體流入空腔 。 冷卻階段：在 壓緊 階段材料最終允許冷卻進一步 留 在模具中，直到它本身具有足夠的剛性，被 移除 。三個階段 中 冷卻周期最長，其次是 壓緊階段 。在這一階段，熱量 在 模具的冷卻系統(tǒng)的指定冷卻時間下 完成。 圖 1：注塑周期 嵌件成型工藝 嵌件 成型是將插入模腔 的周圍 注入聚合物。這個過程形成了一個單一成分組成的插入嵌入塑料。嵌件 本身可能是一個金屬物體在 某種 情況下 的導 線或其它聚合物。一些 嵌件成型 常見的應用是電氣插頭 、 螺紋緊固件 、 保險杠 、 汽車尾燈 和螺栓組件 等 。 在 塑料部件 嵌入成型 線 的主要優(yōu)勢在于 導致減少裝配時間和勞動力成本 ， 自先前獨立的線束和裝飾 形成 單一 的構件 。有一部分而不是兩 部分同樣也會使 結構更堅固可靠。這樣的組合可以允許 使用 更薄的電線 達到 體重 的 減少。 圖 2 嵌件 成型機電連接器 可維護性和可修復性都被認為這種方法 是 能用于集成電線束、塑料件。在任何時間內部的配線組件甚至一個小故障 出現(xiàn) ， 那么 整個部分 將會 會被取代。 從客觀角度來說，這不是一個經(jīng)濟的選擇。 第二章 噴射模塑法 這種 注射成型工藝的主要優(yōu)點是在大規(guī)模進行重復相同的零件的能力。這就要求 一直 制造 無缺陷的零件。進入一個好的注射成型的部分的重要方面 ： 1、 部分設計 2、 模具設計 3、 高分子材料 4、 加工參數(shù) 5、 成型機 結合上述方面適當?shù)倪M行了良好的無缺陷的塑件。下一部分將這些方面的簡要討論注塑 成型。 高分子材料 高分子 顧名思義是由鏈的單體通過共價鍵結合在一起的 聚合物 。單體是聚合物鏈周期性重復 的結構單元。圖 3 顯示了乙烯單體， n 個 單體一起使聚乙烯聚合物。聚合物大致分為熱固 塑料 ，熱塑性 塑料和 彈性體 。 圖 3 乙烯單體 熱固塑料 熱固 塑料 是由共價鍵 組成 。該熱固性塑料加熱 發(fā)生 化學 固化 。該固化形成共價鍵的交聯(lián)網(wǎng)絡 。這些 塑料 在聚合物鏈和多個聚合物鏈之間的存在。聚合物鏈之間的共價鍵熔化使熱固性塑料形成。熱固性一旦形成便不能再次熔化 成為 一個新的形狀，這意味著 它們 不能回收 利用 。相比于熱塑性塑料的這些聚合物更硬 、 更強。一些常見的熱固性塑料 有 橡膠 、 酚醛樹脂 、 環(huán)氧樹脂 、 三聚氰胺樹脂等 。 熱塑性塑料 熱塑性聚合物共價鍵在鏈 與 鏈本身是由范德華力連接在一起 ，但比 共價鍵弱的。由于這些弱鍵連接鏈的存在，這些聚合物可重熔改造 成 不同的熱固性聚合物。根據(jù)聚合物結構 可 進一步分為的非晶態(tài)和半結晶聚合物兩大類 。 非晶態(tài)聚合物的聚合物鏈的隨機結構。他們 沒有明顯的熔點，他們會從固體到液體相反，他們有一個玻璃化轉變溫度（ Tg）的聚合物鍵的削弱和 聚合物 流動 。 非晶態(tài) 聚合物均勻收縮在流動方向和橫向方 向 。一些常見的非晶態(tài)聚合物為聚碳酸酯（ PC） 、 聚苯乙烯（ PS） 、 丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯（ ABS）。 半結晶聚合物是那些有一個有序分子結構的形成與非晶區(qū)圍繞這些 補償 的晶體結構 的 晶體。這些聚合物有一個非常明確的熔融溫度（ Tm）在他們的半結晶結構消失。他們通常不收縮的流動方向與橫向流 動 。一些常見的半結晶聚合物高密度聚乙烯（ HDPE） 、 聚丙烯（ PP）。 彈性體 高于 玻璃 的轉化 變 溫度以上的熱塑性塑料是高度彈性的 塑料 。他們有一個范德華力和共價鍵使彈性體具有高彈性的混合物。由于其結構可以 形成 和顯示較大的彈性變形。一些常見的彈性體是天然橡膠 、 丁基橡膠 、 聚丁二烯。 注模機 一個典型的注塑機由以下部分組成： 噴射系統(tǒng)：它由料斗 、 往復螺桿 和 噴嘴 組成 。本 系統(tǒng) 的功能是以高分子 為 材料， 將 它熔化產(chǎn)生壓力 并 注射到模具 中 。料斗持有的顆粒或顆粒形式的材料并將其提供到桶 中 。 其中 桶 內 往復螺桿和加熱塑化的聚合物材料帶。螺桿壓縮材料并把它傳送到噴嘴是筒和模具之間的 連接處。 模具系統(tǒng)：模具的工藝成形裝置。它 有 所需部分 的逆幾何的需要。它包括固定和移動盤 、 底座板 、 模腔澆口 、 流道系統(tǒng) 、 冷卻模具 、 冷卻通道 ， 模腔澆口加入形成 按 流道系統(tǒng)熔融 的路線產(chǎn)生 的聚合物模具型 ，并使 模具表面溫度保持在所需的值。模具作為熔體凍結形成模制部分充當散熱系統(tǒng) 。 液壓系統(tǒng)：它由泵 、 閥門 、 液壓馬達 以及 相關管道和 儲存器 。它 為 操作模具開合提供動力，夾緊力在封閉循環(huán)保持模具，移動桿和 平移 旋轉螺絲。夾緊單元保持兩 半 模具 合成 一個模腔。如果鎖模壓力太 小 ，導致模具不能正常關閉致 使 聚合物 通過 分模線 泄露 和 建立坐標 太高的夾緊壓力 最終 對模具的磨損和損壞。 控制系統(tǒng)：全電子控制工 藝參數(shù)，如溫度 、 壓力 、 螺桿轉速及位置 、 模具的開合 、 次集體形式的機控制系統(tǒng)。 它是 運行自動操作必不可少的機器 。 注塑成型缺陷 在這種情況下，上述參數(shù)不適當控制 常 造成各種 常見 缺陷。其中有些是下面提到的 ： 1、 尺寸偏差的變化是零件的尺寸從一批批 注塑過程 到 注塑模 生產(chǎn)的機器設置保持不變。不可靠機器控制，造型小窗口或不穩(wěn)定的物質，通常導致的尺寸變化。 2、 凹痕 是 模制零件的表面局部凹陷。的空隙中的核心的真空氣泡。工藝參數(shù)的組合導致的凹痕和空隙。 3、 氣泡是空氣模制零件內。在模具排氣不當導致這些。 4、 焊縫和融合線在成型零件表 面看到線。焊接線形成獨立的熔體流動前沿的相反方向流動滿足。將12 線形成時的流動前沿的相互平行的滿足?？祝迦攵鄠€大門，壁厚變化導致多流動方面導致焊縫和融合線。 5、 Flash 是過度的物質泄漏的地方，如模具分型線的分離。低壓力鉗，在合模間隙，高熔體溫度和不當?shù)耐L會導致過度的閃光。 6、 噴射時，聚合物注入模具在高流速導致部分填充的空腔極端而逐步開始在門口。噴射導致的表面和內部缺陷的薄弱環(huán)節(jié)。模具設計不當和注入剖面隨著熔體溫度的選擇可能會導致噴射。 7、 黑色的斑點或條紋，脆性，燒痕和變色的黑斑，由于材料降解或截 留的空氣形成。 8、 分層剝離的模制零件的表面層。不相容的聚合物共混物，低的熔體溫度，水分過多或脫模劑可能會導致剝離。 9、 魚的眼睛 unmolten 材料被注入模具型腔和出現(xiàn)在模制部件的表面。低筒溫度，材料的污染或較低的螺桿轉速和背壓導致魚的眼睛 。 收縮與翹曲 所有的聚合物進行大體積的變化作為他們從他們的熔融階段剛性固體。在沒有任何外部壓力，固體體積通常是液體體積的 75%。在注塑成型的情況下由于灌裝是迫于壓力，體積變化約為 15%。在改變尺寸的聚合物的體積結果作為一個部分結冰導致的收縮和翹曲劇變 。 收縮與翹曲是 兩種最常見的，幾乎是不可避免的，適當?shù)恼疹櫩梢钥刂圃诳山邮艿姆秶鷥鹊娜毕荨２糠质湛s的部分的尺寸的減少。收縮的發(fā)生是由于聚合物熔體的收縮，它經(jīng)歷了冷卻和熱能量 損失。作為熱能量是從聚合物的質量，聚合物鏈開始放松他們的緊張狀態(tài)導致部分熔融相期間收縮。 如果收縮均勻，零件不變形，只是部分的端尺寸小于模具尺寸。在這種情況下，在聚合物的百分比的變化是知道，問題的變維數(shù)可以很容易地創(chuàng)建一個比所需零件尺寸較大的模具解決。均勻收縮是可以接受的可以接受的，可以通過控制冷卻速率和包裝。 當收縮是不均勻的，零件容易變形，結果是部分 翹曲。作為部分縮小不平等的冷卻時，在應力發(fā)展的一部分，根據(jù)零件的剛度，它經(jīng)歷了變形。翹曲的一些原因是不同的墻段，在薄片澆口，造成焊縫線芯，像半結晶熱塑性塑料材料的各向異性收縮 14 的非均勻特性如前所述等 。 收縮發(fā)生在 3 個階段 6 ： 1、 模內收縮發(fā)生的包裝和冷卻階段期間。 2、 作為 模具收縮發(fā)生在模具打開。 3、 后收縮發(fā)生在 48 小時結束后的模具已噴出的收縮。尺寸的變化主要是由于老化，匍匐，結晶等 。 凹痕 縮痕是局部凹陷在注射成型由于微分冷卻部分形成。凹痕審美缺陷單獨不影響強度的部分。為組件形成的筋膜的產(chǎn)品，下 陷導致的拒絕和不可接受的。 隨著熔體注入模具中，熔融聚合物來與模具接觸冷卻器。與模壁接觸的聚合物開始凍結。作為聚合物冷卻發(fā)生體積收縮。因此，在橫截面開始收縮的聚合物需要更多的高分子材料在核心部分補償收縮。如果熔融的聚合物不提供這部分往往把冷凍的皮膚層對導致沉標記如圖 4 所示的核心。 由于水槽的標記的性質，被反射的光在不同的角度使他們看得見的眼睛。這種視覺缺陷，使部分審美不能接受的 15 所有筋膜的應用。由于這項研究的目的是試圖將導線插入裝飾，它是可見的，貫穿汽車標記，減少和消除是重要的匯 。 如果有一個插入在模目前 ，它作為一個散熱片和聚合物在插入也冷卻和凝固?，F(xiàn)在，截面相對較薄的部分我們已經(jīng) 2 冰凍層塑料。 在這項研究中，一個電線插入肋截面。在這種結構中，線現(xiàn)在作為散熱器的塑料熔體和抑制收縮在銷的法蒂和 A.H. 7 的觀察。 圖 4 凹痕 注射成型工藝參數(shù) 部件 的質量取決于制造零件的加工條件?？刂瞥翗擞浭侨菀卓刂坪陀兄卮笥绊懙膮?shù)如下： 1、 高分子材料：聚合物的收縮特性需要加以考慮，選擇材料的應用是至關重要的，如果零件尺寸。根據(jù)不同的熱塑性材料的結構，（無定形或半結晶）的一些見解可以預測聚合物的行為，這是處理。 和昌 費森 8 觀察到高密度聚乙烯（ HDPE）半結晶性塑料收縮超過通用聚苯乙烯（ GPPS）和丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯（ ABS）是無定形的。他們還觀察到，在流收縮 HDPE 比沿流動方向。對 GPS 和ABS 相反的是真實的。 2、 模具溫度：這是模具的壁面溫度。隨著熔體溫度的冷卻速率決定的模具溫度 聚合物成型。較高的模具溫度導致更長的冷卻時間，但同時成型后的收縮率下降和模制部分更加穩(wěn)定和持久的。 3、 熔化溫度：這是熔體的溫度。較高的熔體溫度，較低的熔融使熔體流動充填模腔時容易粘。這也意味著部分需要更長的冷卻之前，它噴射。 4、 注射速度和壓力：它是速度和壓力在空腔內填充的材料。如果注射速度太慢，材料開始前涼腔填充和所需的壓力上升。同時門凍結過的太快，防止包裝階段完成。如果速度 17 太高，它會導致在熔體溫度升高造成更多的收縮一部分冷卻。高的噴射壓力可以提高表面的一部分完成的同時，太高會導致模具打開和閃爍。 5、 保壓壓力和時間：增加保壓壓力和時間減小收縮。保壓壓力應足夠高，否則它會逆轉導致過度收縮門附近區(qū)域的聚合物流動。同樣，過短的保壓時間也導致反流如果門不凍的。 6、 冷卻溫度和時間：如果部分彈出在較高溫度下在較厚的截面中心還處于過 渡階段，頂針可以留下他們的標記或變形的部分。如果冷卻時間過長，成型應力的發(fā)展導致成型后的翹曲里面。還大的冷卻時間導致增加的周期時間，這可能是不經(jīng)濟的大規(guī)模生產(chǎn)。 第三章 計算機輔助工程 計算機輔助工程 在決策階段，今天的計算機使用的是不可避免的。利用計算機模擬工程應用中被稱為 CAE 或計算機輔助工程 。 一個物理過程可以表示為一個數(shù)學模型 9 。數(shù)學模型是一般性質的一組常微分。計算機可以使用的數(shù)值方法，如果在特定的位置一定的條件是已知的解決這些方程。這可以通過使用有限元分析（ FEA）實現(xiàn)涉及離散幾何空間點集 的節(jié)點。節(jié)點還連接構成要素。這些元素定義的部分的幾何形狀。元素形成一個網(wǎng)格。如果部分是二維的，網(wǎng)格是由三角形或四邊形元素作為元素的情況下， 3D四面體。這些模型現(xiàn)在代表的幾何和數(shù)學模型，對方程的解進行了模擬。利用數(shù)值方法通常是解決復雜的數(shù)學模型 10 所需的計算機代碼。 利用 CAE 流體流動過程，質量守恒原理，動量和能量的使用。這些方程對每個元素的解決。發(fā)現(xiàn)在每個節(jié)點上的每一個時間步來模擬流體流動的 19 解這些方程。 質量守恒原理是由 12 ， 其中： 是速度矢量 動量守恒原理， 其中： 是流 體密度 是引力效應 流體壓力 是刪除算子 ,i,j,k 是 在 R3 的基礎標準 與 X， Y， Z 坐標軸 坐標。 是流體粘度 是剪切速率 能量守恒原理 ： 其中： 是流體的比熱 是流體的溫度 是流體膨脹 是流體的熱導率 所有的聚合物加工方法中， CAE 在時間和收費軟件的投資條款在實際制作的部分機器上的儲蓄是最有利可圖的，當用于注射成型工藝。相比其他塑料的制造工藝，百分比的組分用注射成型工藝是遠遠大于任何其他如擠出，吹塑，熱成型等。同時，在最好的結果后，模具是由太貴了。相比，實驗成本，投資于模擬在實際進 行的任何模具研究過程更有利可圖。由于低成本的模擬和計算的進步領域越來越多的人轉向 CAE 初始決策。這種 LED 為眾多公司有自己的代碼，與他們的優(yōu)點和缺點。模流分析， Moldflow 的塑料 Insight 是一些比較知名的軟件用于分析。本研究是利用 Moldflow的塑料 Insight 進行。 Moldflow 的塑料 Insight 的 MPI /流動，冷卻，翹曲分析注塑成型的不同階段， MPI /纖維收縮，應力，專門對付結果和 MPI /氣，微孔發(fā)泡，共注射和反應注塑成型模擬塑料成型過程以外的注射成型。研究了嵌件成型工藝， MPI /流和經(jīng)模塊使用。流模塊用于填充和包裝階段 21 研究，經(jīng)計算模塊結束時的冷卻循環(huán)塑件翹曲。 Moldflow 的塑料 Insight（ MPI）是一個產(chǎn)品套件的設計來模擬塑料注射成型工藝及其變體，如氣體輔助注射成型，注射壓縮成型和熱固性塑料加工 11 。 使用 Moldflow 模擬的整個過程，包括建模，劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格編輯，模型驗證，作業(yè)準備，作業(yè)控制，結果可視化，并生成報告。它允許自由選擇注塑機，材料，模具設計，模具材料，在作出任何決定的過程參數(shù)和噴射的標準。利用 Moldflow 軟件的一個主要優(yōu)點是它的圖書館在 290 機描述和超過 7500 的熱塑性材料提供了靈活地選擇和嘗試不同的組合沒有實際投資創(chuàng)造了很多的原型。 有限元分析網(wǎng)格 Moldflow 的三種網(wǎng)格的平面網(wǎng)格，融合網(wǎng)格和三維網(wǎng)格如圖 5 所示。平面網(wǎng)格應用部分的厚度被忽略。網(wǎng)格是在平面或用三角形元素含部分的中心線確定的平面。厚度屬性被指定到這個層面，故名 2.5D 模型。融合網(wǎng)格也被稱為雙域 TM 是另一個 2.5D 網(wǎng)。部分被建模為外表面或三角形的 22元素。臉上的元素對齊和匹配。表面網(wǎng)格之間的距離確定的部分的厚度。流是在頂部和底部的模具型腔表面模擬。使用此網(wǎng)格模擬的目的提供 了最快的結果在所有三個網(wǎng)格。三維網(wǎng)格 descritizes 整個部分成四面體單元，是一個真正的代表性零件的幾何形狀。它是用來當部分考慮的粗短和厚寬比為 4:1。 流量分析使用平面和融合網(wǎng)格， Hele-Shaw 流動模型進行以下假設： 1、 廣義牛頓流體層流流動 。 2、 性和重力作用被忽略 。 3、 在平面的熱傳導和對流是可以忽略不計的相比，在厚度方向上的 4 導。從邊緣的熱損失可以忽略的三角形元素。這些假設，特別是厚矮胖的部分將給出錯誤的結果，因此，應避免使用這些模型。取而代之的是一個三維網(wǎng)格應用。 三維網(wǎng)格使較少的假 設相比，平面和融合曲面。三維網(wǎng)格使用 12 ： 1、 采用全三維 Navier 斯托克斯方程解算器 。 2、 解決了質量，動量，和能量守恒。 3、 解決了計算壓力，導致一個更準確的解決方案流的溫度和在每個節(jié)點的三個方向的速度。 4、 考慮在所有方向的熱傳導 。 5、 慣性和重力的影響，包括在計算 。 6、 拉伸粘度的影響，被認為是壓力依賴的粘度的影響。 三維網(wǎng)格分析采用 Navier 斯托克斯方程研究熔融塑料的行為。 Navier 斯托克斯方程描述的流體運動 。它是基于質量守恒原理，動量和能量 13 。 對可壓縮流動方程的廣義形 式給出， 其中： 是流體密度 是流動速度矢量 是該刪除操作 是壓力 是 作用于流體的體力 第二粘度系數(shù) 包裝分析， Moldflow 使用共軛的偏微分方程的求解 壓力梯度。共軛梯度法是對線性方程組的矩陣是對稱正定的 14 系統(tǒng)數(shù)值解的迭代法。 分析過程定義 模擬的過程中，獲得的結果與實際，確定過程中有用的模擬是至關重要的。這涉及到建模的材料，機器和設置參數(shù)的機器。 Moldflow 材料庫進行數(shù)學模型定義的所有主要的塑料制造商的材料特性。本機是在其行程長度，螺釘直徑的定義，夾緊力和喜歡。機器的圖書 館具有良好定義的機的主要制造商和一些基于其噸位。 充填階段使用注射速度分布的定義，從填充包裝階段的轉換點，模具和熔體溫度。注射速度剖面可定義的絕對值或百分比的最大速度或流量過行程長度或時間。切換是在 RAM 位置定義的術語，體積填充率，注射或液壓壓力和注射時間。 包裝階段使用保壓壓力定義的文件。包裝的階段描述的液壓，注射或最大的機壓在幾秒鐘的時間百分比。流程定義的兩端與冷卻時間或噴射標準。 第四章 仿真方法論 概述 如前所述，控制下沉深度我們不得不處理等多因素， 1、 材料成型 2、 零件的幾何形狀 3、 的工藝參數(shù)，即 a.模具溫度 b.模具溫度 c.包裝的壓力和時間 d.冷卻時間 e.注塑壓力和時間 f.切換點從填充包裝的時間 從以前在這一領域的研究，幾何和材料選用塑料制品的收縮特性起主要作用。常和厄內斯特 7 發(fā)現(xiàn)材料中起主要作用的收縮值。阿拉姆和卡拉姆 15 利用流道平衡的模具的幾何形狀的一部分來優(yōu)化收縮。史密斯和南 16 發(fā)現(xiàn)改變肋入口形狀和誘導不等流速從肋骨兩側減少下沉深度 33%。因此，幾何和材料的主要因素，而工藝參數(shù)進行微調的過程。本文采用的策略是前 26 的效果比較插入成型在匯線通過模擬注塑成型過程的 一部分，與無線在它。分析了不同的幾何形狀，其次對縮痕的幾何形狀的影響是下一個工藝參數(shù)對槽深度的影響。從這些試驗中我們希望達成最佳的幾何形狀和最佳沉標記特征參數(shù)組合 。 既然我們已經(jīng)研究了多參數(shù)，實驗設計（ DOE）技術實現(xiàn)做同樣的系統(tǒng)。在前面的部分，縮痕可以通過正確的組合的各種參數(shù)如零件設計減少或消除（即幾何形狀的一部分）的工藝參數(shù)，用于 聚合物材料的應用。一個系統(tǒng)的方法來研究這些參數(shù)的效果是通過使用 DOE 技術。 DOE 實驗的框架是用來量化的因素之間的不確定的因素的相互作用的測量統(tǒng)計通過強迫的變化應有條不紊地由數(shù)學 系統(tǒng)表 17 。美國能源部允許的參數(shù)對過程的影響研究。美國能源部在各種情況下，如實現(xiàn)預期的目標，相似的細調諧過程是適用的，最大化或最小化的響應或減少變異或使給定過程的魯棒性。在這項研究的目的是達到最小或沒有插入模制塑料零件下陷。 一些常見的術語在處理與美國能源部 ： -因素是可以控制和影響最終結果的性能參數(shù) ， -對參數(shù)水平值或設置的因素，在美國能源部的研究， - DOE 響應性能或輸出實現(xiàn)因素的特定組合在特定的水平 。 DOE 技術是基于蓄意的變化的一個或多個因素，觀察其對這些變化的響應。 材料的選擇 提高性能 的一部分，而不是使用一個單一的聚合物的兩種或兩種以上的聚合物的應用。當混合聚合物具有不同的玻璃化轉變溫度的材料性能是個體平均成品聚合物，然后將所得的混合物的聚合物共混物。 ABS / PC 是一種混合。性能的 ABS / PC 共混物落在 PC 和 ABS 之間，這是由于其低成本、高性能如隨著 PC 機的一些主要生產(chǎn)廠家有良好的力學性能和耐沖擊、耐熱 ABS 高加工拜耳變得越來越流行（ Bayblend），陶氏化學（脈沖） GE 塑料（性能）之間的人。 PC / ABS 共混物的優(yōu)勢 18 ： 1、 表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性， 2、 低失 真和收縮， 3、 低吸濕性， 4、 高軟化點（維卡 B = 112-134C，隨著 PC 含量的增加而增加）， 5、 剛度和硬度媲美 PC， 6、 好的缺口沖擊強度下降到 50C， 7、 在低電壓 /低功率范圍內有良好的電性能。 Bayblend fr110 19 是由拜耳聚合物 PC / ABS 共混物。它具有理想的性能，如熔體流動的超高，沖擊強度和剛度。它也可以很容易地畫，金屬或裝飾模具使更多的變化，形狀，紋理和最終產(chǎn)品的顏色，如果產(chǎn)品將有重大作用的美學的有形成分的一個重要的考慮因素。 Bayblend FR 110 色彩 穩(wěn)定性良好，并保持高的沖擊強度，即使在較低的溫度下使汽車的內部和外部的部分的一個很好的選擇。一些的 Bayblend 在汽車中的應用示例如圖 6 所示 。 圖 6 大眾甲殼蟲內飾部分，駕駛艙在中央控制臺 Bayblend 在阿爾法 166 幾何參數(shù)的選擇 由于這項研究的動機是試圖實現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)技術選擇研究的幾何形狀有類似于通常所觀察到的一些幾何結構的塑件。為了提高塑料件的結構強度通常筋提供的部分。如前所述，塑料可以作為薄銅導線支撐結構，我們使用了一個平板肋骨對房子的電線作為我們的測試幾何。 板的厚度為 3mm 和肋的幾何形狀將會 改變研究庫特性的影響。 一個肋骨的指南建議，肋片厚度不應超過的部分厚度 50%防止縮痕。邁克爾 布蘭南和杰里尼克爾斯 20 利用幾何特征，降低名義厚度在兩肋的兩側，該聚合物的較小的橫截面會導致更快的冷卻導致較小的收縮，從而沒有凹痕。他們實現(xiàn)了這個方法，防止沉標記而使用的肋骨是壁厚的 72%。 四種類型的幾何形狀，選擇研究。方板（ 100 100 3 毫米）與肋底板。四種不同的肋的幾何形狀和線的組合定位的研究： A.矩形肋（ 5 x 100 x 1 mm）線被集中在平底板平面（圖 7）。 B.矩形肋（ 5 x 100 x 2 mm）絲，它被封閉在肋截面在所有時間（圖 8）。 C.半圓筋（ 100 3 毫米）線在平面底板中心平面（圖 9）。 D.半圓筋（ 100 5 毫米）的位置使得它被封閉在肋截面在所有時間（圖 10）。 在這項研究中，肋片厚度為 166%部分的厚度，這顯然違反了 50%條規(guī)則，因此工藝參數(shù)微調的下沉深度觀察起主要作用。 圖 7 配置：矩形肋；線被集中在平底板平面 圖8 配置 B：矩形肋與導線完全在肋 圖 9配置：半圓形肋； C 線在平面底板中心平面 圖10 配置：半圓形肋；絲等，它是包裹在肋骨部分 圖 11配置：半圓形實肋 實驗設 計 田口 DOE 技術標準和公認的 DOE 技術由日本工程師田口玄一提出 21 。使用 DOE 技術的主要優(yōu)點是，它允許我們研究了大量的參數(shù)，而不需要對所有可能的組合進行試驗。使用這種方法的一個重要優(yōu)點是，試驗矩陣是正交的性質 22 。正交陣列可以確保沒有給出一個因素更重的實驗相比其他因素的正交性。確保任何特定因素對響應的估計不受其他因素的影響，各因素的影響可通過數(shù)學計算獨立于其他因素影響扭曲。 采用正交試驗設計以提高注塑過程已經(jīng)由不同的作者成功地應用。該技術已通過道 C.常和厄內斯特費森 III 7 研究了 收縮特性及注塑件的優(yōu)化實現(xiàn)， S. J.廖等人。 23 用這個方法來減少收縮和翹曲或薄壁零件的找到最佳的工藝條件， K. M. B.揚森， D. J.范戴克， M. H. husselman 5 研究了工藝參數(shù)對注射成型過程中收縮的影響。 gaitonde 訴 N 等人。 24 用這種方法實現(xiàn)更好的性能和增強聚酰胺無筋。 DOE 的定義開始實驗接著選擇工藝參數(shù)進行研究的目的和范圍。在考慮的參數(shù)的數(shù)量是固定的，一個合適的實驗設計，研究了那些影響經(jīng)濟的方式。田口設計范圍從研究 3 因素 2 水平的試驗設計 4 L81 這是用來 在 3 水平 40 因素 L4 設計研究。很明顯，這些設計使我們能夠研究大量的因素多水平的試驗組數(shù)比較小。一旦試驗設計確定實際的實驗，這在我們的例子中是模擬的，開始。所收集的數(shù)據(jù)進行分析，得到的結果是用來改善的過程。 從以前的試驗中觀察到下列因素影響的響應（下沉深度）最多，因此選擇用于進一步的研究使用 DOE： a.模具溫度（ C） b.熔體溫度（ C） c.包裝 的時間（秒） 如注入剖面的其它因素，切換點，保壓壓力門位置保持不變。冷卻時間影響到最終的翹曲最。因為在包裝階段是非常低的流量，包裝的時間，也可以在總的冷卻時間的 材料具有冷卻模具內的計數(shù)。使所有部件的冷卻時間的影響，而不是定義彈射準則為秒的冷卻時間，模具的溫度是。一旦模具達到指定溫度，部分噴射。 我們選擇了 3 因素 3 水平的各因素，我們有 2 個可能的設計 L9 和 L27。我們選擇 L9，只需要9 試驗來研究這些參數(shù)的影響。水平對熔體溫度因子均選自制造商的推薦范圍。模具溫度和包裝的時間因素水平設置使用初始模擬結果選擇。一個標準的 L9 田口 DOE 矩陣與工藝參數(shù)的實際值，如表 1 所示 。 試驗運行在一個隨機的方式在一個機器，沒有揮之不去的影響在新的先前的試驗。仿真是用來替代機器結果研究，結果 保持不變，不論它們的順序進行。以隨機的順序進行分析，在這項研究中已被忽略。 仿真過程的定義 定義一個 CAE 分析的過程中，我們需要定義的材料，機器，幾何和時尚的機加工參數(shù)，數(shù)學分析是可能的。步驟在 Moldflow 進行 DOE 試驗： 1、 幾何創(chuàng)建 CAD 軟件和網(wǎng)狀的進口。護理是采取以確保足夠細的網(wǎng)格所需的幾何形狀。部分的幾何形狀是使用一個三維網(wǎng)格在一個 0.1 毫米的線長度控制元素的大小定義為。澆注系統(tǒng)是如圖 12 所示。轉輪是 Y 方向和 Z 方向的 10 毫米 10 毫米。梁元素是用來定義的流道系統(tǒng)。柵位于端的流道和模具為單型腔模具。門 是這樣熔體的流動總是平行的線。網(wǎng)格，然后檢查任何錯誤，在基本網(wǎng)格的故障將導致錯誤和誤導性的結果。 2、 模具材料為工具鋼 T20。 3、 電線被視為一個具有相同的模料腔。 4、 塑料是選擇從預定義的 Moldflow 材料庫。 5、 注塑機是用來模擬過程是從預定義的 Moldflow 庫選擇。 6、 注射成型過程中使用的工藝參數(shù)如定義： a.模具和熔體溫度， b.在我們的例子中使用的注射時間 B.噴射控制， c.切換點的注射壓力相， d.包裝相的壓力分布， e.冷卻的標準是在這些模擬的模具溫度， 參數(shù)設置為模擬恒定的水平： 注射壓 力 夾緊力 注射率 大氣溫度為 25 C 速度 /壓力 = 99%體積填充開關 保壓壓力為 8 MPa 冷卻時間 = 110 C 下沉深度指標 如前所述，沉標記是一種審美缺陷。這里是在模制部分使抑郁明顯撓度變化的度量的興趣。這意味著我們不在撓度由于零件的翹曲變形，而是可以感覺觸摸或用眼睛看到感興趣。一個扭曲的表 面是光滑的觸摸而沉馬克感覺觸摸 。 在使用 Moldflow 注塑模擬結束，沿 Z 軸被獲得作為一個輪廓圖，如圖 13 所示的部分偏轉。此圖顯示的每個節(jié)點相對于它的原始位置偏差。為底面最大撓度節(jié)點使用查詢圖在 Moldflow 鑒定。一旦節(jié)點被識別，為選擇的 XZ 平面中生成節(jié)點位移路徑圖。一個路徑圖的產(chǎn)生給偏轉（ mm）與 X 坐標（ mm）為選定的平面圖。由此獲得的數(shù)據(jù)被用于進一步分析沉標記。圖 14 顯示了 XZ 平面的變形路徑圖的結果。 圖 13 偏轉圖幾何 C 2 試驗 圖在 z 方向的路徑圖 14 偏轉 現(xiàn)在，使用 MINITAB 軟件，進行回歸分析，得到的最佳擬合線的數(shù)據(jù)點?？梢钥闯觯位貧w模型給出了更好的結果比線性二次模型；因此，用在這里。縮痕的影響翹曲部分，因此，如果有一個水槽馬克現(xiàn)在將導致?lián)隙戎荡笥谀切┯^察到?jīng)]有沉。因此，我們需要區(qū)分撓 度由于下沉和翹曲 。 如果相比下沉的區(qū)域的一部分是足夠大的話，那么我們可以假定在地區(qū)遠離中心的部分偏轉（那里的水槽是看到）是由于翹曲的孤獨。使用這個假設來計算下沉深度，這些數(shù)據(jù)點不屬于大勢所趨撓度值（通常為 15 毫米從中心）是直到我們得到一條 R2 值被刪除，該系數(shù)的擬合，大于 95%。這 給出了一個方程定義的表面部分有不沉的標記。用 x 的最大撓度點并使用方程得到假設在這一點上有翹曲的部分單獨的撓度值的計算。在模擬觀測值和計算值之間的差異是下沉深度 。 以這種方式計算下沉深度是用于進一步的分析。 第五章 結果與討論 下沉深度的計 算是在第 4 節(jié)中描述的。一個樣本的計算如下所述步驟如下： 忽視點附近的接收器和只使用點位于單獨的邊緣部分，安裝線通過他們得到的一個方程的數(shù)學描述的翹曲線。在這里，從圖 15 看出， R2 的值是 97.2%，是一個很好的配合，因此，對翹曲變形得到的方程可以接受進一步的計算 。 圖 15 Minitab 情節(jié)最佳直線擬合 從圖 15，我們得到線的方程為 ： 其中： def=偏轉（ mm） x = x 坐標（ mm） 獲得的數(shù)據(jù)線方程現(xiàn)在表示由于翹曲單獨偏轉。下一個最大撓度的節(jié)點坐標和使用公式（ 5）得到的節(jié)點由于翹曲變形單獨計算 。不同的是，所計算的撓度值以上，從模擬給出了下沉深度。 在這里，與 x = 50.227 毫米節(jié)點觀察到的最大值。替代上面的方程為下沉深度結果可以得到， 由于翹曲變形 0.053173 mm 觀察模擬偏轉 0.076226 mm 水槽深度 0.023053 mm 因此，對于這個特定的試驗水槽深度為 0.023053 毫米。計算下沉深度從而用于進一步的分析。 田口 DOE 分析 分析了田口 DOE 的方法，分析（ ANOM）之后。方法分析（ ANOM）是用于比較的集合，一個圖形程序或比例稅率，看他們不同于總體平均，率顯著， 或比例 25 。異常是一種多重比較程序。計算步驟如下： 1、 平均反應值計算，以上填寫在響應觀測塔。 2、 其他的柱子都這樣，進入?yún)?shù)設置為試驗的反應。這些地方被填充對應表中白細胞。 3、 每列的總數(shù)正在進入。 4、 平均每一列的計算。 5、 每個參數(shù)的實驗的反應是減去平均對應低參數(shù)設置從介質參數(shù)設置（即西（ 2） -山口（ 1）為每一種情況下），介質參數(shù)設置從高高的參數(shù)設置（即西（ 3） -山口（ 2）為每一種情況下），低參數(shù)設置從高高的參數(shù)設置（即西（ 3） -山口（ 1）為每一種情況下）， 6、 這種反應也可以以圖形的繪制響應值為 每個參數(shù)設置。 一個樣本的計算按照上面的步驟如表 2 所示。響應值即計算下沉深度值在毫米。 水槽深度標記的幾何表 2 樣本計算表 插入成型線標記下沉深度的影響 我們比較的響應值為 2 的實驗研究幾何 C 和無線插。計算結果如表 2 為這兩個試驗中的重復和結果列如下： 表 3 沉標記深度計算的幾何形狀， C 和 E 插入成型線匯標記效果圖 16 從表 3 和圖 16 可以看出反應（這里的響應被標記的水槽深度）與導線幾何過程插入成型優(yōu)于不在它的線。 圖 17 的凍結時間幾何 E 和 C 型 圖 17 顯示了斷面凍結時間。頂部顯示被凍結的幾何 E 具有堅實 的肋骨和底部的一半顯示幾何 C.如前所述，水槽標記時創(chuàng)建的核心部分熔融表面結冰了。通過在模具中插入線，避免了在肋的基礎大聚合物熔液的積累。由于導線本身作為一個散熱器，除去熱量從聚合物熔體，一個地區(qū)或芯聚合物熔體在 2 凍層減小導致沉標記形成最小化的創(chuàng)作。圖 17 表明，聚合物在肋骨下方的位置的表面需要 47 秒到 39 秒凍結在導線時。據(jù)觀察，在肋骨位置的熔融聚合物的兩個凍層之間的 金額 較小的導線時 。 在沉標記深度參數(shù)的影響 在桌子的 2 底部的平均值的方法，參數(shù)設定值響應。所有其他的幾何形狀，重復這些計算，我們總結的結果如表 4 表4 水槽標記深度幾何參數(shù) 為 A， B， C， D 上表給出了平均的過程中，參數(shù)的高、中、低設置響應。比較這些結果，這些結果的圖形表示會有幫助的。在這里，我們在減少或消除縮痕的興趣，從而判斷結果的標準將是越小越好。每一個因素的繪制和高響應的響應值，介質為因子低設置連接線。線路坡度表明因子水平影響的響應。陡峭的斜坡，更加突出的因素對反應的影響。對比較結果的所有的幾何形狀繪制 如 圖 18 所示。 從圖 如圖 18 以下的觀察是由幾何 ： 1、 肋的幾何參數(shù)設置為需要扮演一個角色。 2、 模具溫度將影響在響應的變化值最。較高的模具溫度響應 越好。 3、 熔體溫度的設定需要與模具溫度的比較。高的模具和熔體溫度給出更好的結果，但確切的設置為每個幾何變化。 4、 低的保壓時間對所有的幾何形狀，更好的結果。這可能是由于較小的材料填充導致較小的收縮。 圖 18 縮痕的幾何參數(shù)的所有影響 在沉標記深度的幾何效應 以同樣的方式如表 2所示，計算所有其他的幾何形狀做。所有的幾何形狀，一個方便的表如下表 5： 表 5 下沉深度標記的所有的幾何形狀 比較這些結果之間的幾何，我們以圖形繪制撓度與試驗數(shù)的所 有幾何如圖 19 圖 19 為各種幾何形狀的下沉深度結果的比較 從 圖 19 可得出 以下意見的身影： 1、 幾何有糟糕的反應，如幾何 D 有最好的響應。 2、 的幾何形狀， B 和 D 所述插線是完全封閉的肋骨部分表現(xiàn)出最佳的響應。與導線完全在肋骨充填模式允許熔體的流動暢通無阻的腔制造包裝階段的工作比在其他兩種情況。 3、 幾何有非常輕微的肋但是，導線的位置使它成為阻礙流體流動由于觀察水槽標記是它最深。 4、 一個圓肋顯示比矩形肋，在肋角由于缺乏較好的效果。 5、 幾何 B 與線寬肋插入完全位于完全在肋表明幾乎沒有明顯的變化在試驗。因此，強大的 幾何和工藝參數(shù)相當不敏感。 6、 的幾何形狀和 C 庫可以通過控制工藝參數(shù)的控制。試驗 6， 7， 8 和 9 顯示比其他更好的散熱器。這些試驗中的模具溫度將高。試驗 8 為最佳結果具有較高的模具溫度高的熔體溫度和低包時間。這個觀察是一致的與那些早些時候 。 第六章 總結 這項研究的重點是減少或消除縮痕線插入模制部件。沉淪的標記測量作為他們的深度感覺手運行在零件的表面。導線的作用，對沉標記深度的肋和加工參數(shù)的幾何形狀進行了調查。 結果表明，在一個廣泛的肋骨線的存在幫助作為另一個散熱減少縮痕。它能抑制過度收縮自己周圍。在幾何線作為流 LED 更 深的凹痕相比，那些幾何允許在基板的流動是無障礙。我注意到，在肋即導線的合適位置，其位置從所需的表面起著重要的作用，如何沉標記會受到它的影響。保持線的位置用夾緊裝置和該設備的能力來保持電線移動模具在注塑和冷卻階段的關鍵從制造的角度來看 。 得出的結論是，通過控制工藝參數(shù)，一個下沉的深度可以控制標記。控制反應的主要因素取