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1、南京航空航天大学全日制专业学位硕士研究生专业实践报告专业实践企业学院南京华格电汽塑业有限公司机电学院专业领域机械工程研究生姓名XXX学 号XXXXXX校内导师XXX职 称教授校外导师XXX职 称高级工程师2014年3月5日专业实践报告姓名 XXX 学号 XXXXXX 专业领域 机械工程 学院机电学院专业实践报告是全面反映专业实践工作的总结报告，研究生应对在实践企业的工作态度、工作表现、取得的成果、对 所参与项目的工作业绩、研究成果、对所从事的实践工作体会等进行分析总结，总字数不少于5千字。可另加页。专业实践报告南京华格电汽塑业有限公司是隶属于南京熊猫电子股份有限公司的全资控股子公司，创建于19
2、84 年。华格汇钟山隽气，聚白下灵风，高起点、严管理，是江苏省一流的精密模具制造、塑料成型、喷涂 装饰及配套组装专业化生产基地。公司拥有国际先进水平的模具加工中心、注塑机、喷涂装饰流水线， 组装生产线及其它相关辅助、检测设备。常年开展为夏普、LG、富士康、安德鲁、熊猫电子、康佳等国 内外著名大公司的模具加工、注塑、挤塑、喷涂装饰及组装生产业务，产品涵盖家用电器、数码产品、 电子通讯、汽车、日常用品等方方面面。近年来，企业已建立完整的模具制造、常规注塑、精密注塑件产品生产链，常规注塑产品主要有各 种规格的LCD液晶电视壳体、白色家电外壳、汽车保险杆等中、大型注塑件；精密注塑主要生产手机、 数码相
3、机、笔记本电脑等高精密塑件产品。2013年7月份，我很荣幸的进入华格电汽塑业有限公司进行工作，成为注塑部的一名实习生。在 整个的实习过程中，我参与了注塑零件翘曲变形分析这个工程项目，在项目推进的过程中，注塑部的工 程师们给与了我很大的帮助，非常感谢他们热情的帮助。从每个人的做事，说话态度上，我学到了很多。 特别要感谢XXX总工程师，在实习期间耐心的给予我设计方案上的指导，为我解答设计研发过程中遇到 的难题以及细节的把握，他学识广阔，经验充足，对产品的设计研发有独到的见解，是一名非常合格的 校外导师。1.工程项目基于Moldflow的注塑零件翘曲分析塑料零件注塑的成型质量由工艺参数决定，要将塑料
4、零件的设计方案较好地呈现到实物上，必须设 置合适的工艺参数组合，以减少零件的注塑缺陷，提高其表面成型质量及尺寸精度。本文从注塑过程中 涉及的工艺参数出发，分析如何通过调整时间、温度、压力等工艺参数来减少塑料件成型过程中的注塑 缺陷。并在此基础上，利用有限元分析法对吸尘器典型外观塑料件一一尘室盖零件进行翘曲变形的分析。1.1注塑加工工艺1.1.1注塑零件成型过程完整的注塑过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却和脱模几个步骤。文中吸尘器尘室盖所用到的 螺杆式注塑机在各个阶段成型工艺顺序如图1.1所示。（C）塑件脱模图1.1注塑成型过程（1）塑化阶段塑化指塑料的熔融，是指塑料在料筒中经加热达到黏流状态
5、而具有良好可塑性的全过程。只有当原 料塑化后，熔体内的密度、黏度、组分和温度分布都较均匀，才能保证塑料熔体在注射充型过程中具有 良好的流动性。本文采用的普通螺杆式注塑机，其螺杆在料筒内旋转，使得物料在激烈的搅拌和剪切作 用下产生很大的热量，从而达到使物料塑化的目的。（2）注射充型注射充型是指，螺杆从料筒内的计量位置开始，通过注射油缸施加高压，将塑化好的塑料熔体经过 料筒前端的喷嘴进入模具浇注系统及封闭型腔的过程。注射充型可细分为流动充型、保压补缩和倒流三 个阶段。在流动充型阶段，喷嘴以较快的注射速率1填充型腔，在注射充型接近末尾阶段时，注塑机 由控制速度v1改为控制注射压力P，完成V/P切换，
6、此时熔体被压实到型腔内，进入型腔的速度已经 很慢。在保压补缩阶段，熔体仍处于螺杆缩提供的注射压力之下，熔体会继续流入型腔内来弥补熔体因 冷却而产生的收缩变形。在保压阶段，熔体随着模具的冷却，密度逐渐增大而成型。保压阶段结束后， 喷嘴压力迅速下降至0，在型腔压力作用下，熔体可能从型腔向浇注系统倒流，熔体在浇口处凝固后， 倒流过程结束。（3）冷却定型在冷却系统作用下，当塑件逐渐冷却到具有一定刚度和强度时对模具进行脱模。模具型腔表面温度 的最低值出现在塑件脱模时。脱模温度一般来讲不宜太高，否则，塑件在脱模后的冷却定型阶段会发生 热变形，并且产生较大的收缩。脱模时的型腔压力和外界压力的之差不能太大，否
7、则塑件脱模后，容易 在内部产生较大的残余应力，导致该零件在以后的使用过程中发生尺寸变化或者其他缺陷。1.1.2注塑工艺参数注塑成型工艺是指在注射成型生产中，将模具结构、注射设备、塑料原料这三个必不可少的客观物 质条件联系起来，形成一定的生产制造能力的技术方法。影响注射成型成品质量的因素非常多一一在模 具结构、注射设备和塑料原料确定后，注射成型工艺参数的选择和优化控制，是影响注射成型成品质量 的主要因素。一般来说，注射成型工艺参数可分成三大类，分别是温度、压力和时间。（1）温度参数在塑料注射成型中，温度条件主要有：熔体温度（既料筒温度）、喷嘴温度和模具温度。其中熔体 温度和喷嘴温度影响熔体的塑化
8、过程和注射时塑料的流动性。模具温度指模具型腔表壁温度，它与塑件 接触，影响熔融体的流动、零件的冷却及表面质量等。使用注塑机时，对于PP，料筒末端的温度应控 制在它的黏流温度Tm以上，但也必须低于它的分解温度Td。为防止熔体在喷嘴处产生“流涎”现象， 通常将喷嘴温度控制在略低于料筒的最高温度值上。（2）压力参数注射压力、保压压力和塑化压力是在注射成型过程需要调试的三大压力。其中，塑化压力受注塑机 螺杆转速的影响，其值的大小影响塑料熔体的塑化能力、塑化过程及效果。注射压力和注射速度密切相 关，它们对原材料熔融体的流动有着决定性作用，影响其冲模过程；而保压压力和保压时间相辅相成， 它指充模结束之后、
9、塑料制件脱模之前型腔内的压力和制件最终的成型质量。（3）时间参数时间参数是指在注塑生产成型周期内各段过程所用的时间。完成一次注射成型工艺过程所需要的时 间称为一个注射成型周期，它直接关系到产线的生产效率。注射成型过程中的所有时间问题都包含在成 型周期内，如：注射时间、保压时间、冷却时间和其他操作时间。注射时间指注射机螺杆完成一次推进动作，将塑料注满型腔所用的时间。在生产过程中极短，一般 在3s内，大型塑件也只在10s以内。保压时间指，从充满型腔开始至注射螺杆后退为止的时间。闭 模冷却时间指注塑结束到模具开启这一阶段的时间。1.1.3注塑制品的缺陷及相应解决方法在塑料零件成型过程中，由于塑料材料
10、的特殊性质及模具复杂的结构，使注塑制品会产生各种各样 的成型缺陷，下面列举几种常见的缺陷。（1）欠注欠注的表现为型腔未完全充满，主要发生在远离浇口或薄截面的地方，可以通过增加注射压力、增加流道横截面、提高模具排气性、增加喷嘴孔、增加薄壁处截面厚度等方法来进行改良。（2）飞边在沿分型面的地方或模具密封面容易出现薄薄的飞边，通常是因为在注射及和保压的过程中，注塑 机的合模力不够，在分型面处未能较好地锁紧并密封。通常可以通过增加锁模力，减小注射速度，或者 早一点进行V/P切换，降低保压压力，以及降低料筒和模壁温度来进行改良。（3）缩痕缩痕指在塑料表面材料堆积区有凹痕，主要发生在塑件壁厚最大的地方或壁
11、厚改变的地方。当塑件 冷却时，塑件最外层会先冷却凝固，在塑件中心形成内应力，当应力过大时，外层就会朝里陷下去。缩 痕可以通过增加保压时间、保压压力，降低模壁温度、熔体温度和料筒温度来改良。（4）熔接痕熔接痕是指在充模过程中，各流体在前端相遇时的一条线。在模具有高抛光表面的地方，塑件上的 熔接痕很像一条刮痕或一条槽，在颜色深或透明的塑件上会非常明显。可以通过增加注射速度、增加保 压并尽早进行保压切换、增加模壁温度和模具型腔温度来改良。（5）翘曲翘曲变形是指塑料制品注射成型后，其结构形状偏离模具型腔的形状，导致实际制品尺寸与设计方 案中的尺寸有偏差，是塑料制品常见的缺陷之一。塑料零件的形状在脱模冷
12、却后的一段时间内会产生起 伏或扭曲的现象，有的表现为朝里弯曲或扭曲，有的朝外。朝里弯曲的称为鞍形，朝外弯曲的称为拱形 和，前者则是由于该处周围塑料的收缩量小于中间的收缩量引起的，后者则反之。实际上，塑件的翘曲 变形经常是拱形和鞍形的组合。翘曲变形与塑件的收缩有关。塑料材料热胀冷缩，在从熔融状态到室温时，塑料材料密度的变化引 起塑料零件的体积收缩。体积收缩是注塑成型中必然的一种变化。若塑件的体积在成型冷却阶段仅仅是 均匀收缩，不会引起翘曲变形，而仅会出现体积缩小的现象，只有当零件结构的各个部分体积收缩不均 匀时，才会产生翘曲的现象。收缩不均一般是由于塑件厚度变化较大，模具浇口位置、冷却系统及成型
13、 工艺参数设置不合理引起的。翘曲变形与冷却不均有关。冷却不均主要涉及型腔表面温度分布不均，温度沿厚度方向变化、模具 热性质等。均匀有效的冷却管道排布设置可以降低由冷却不均所引起的翘曲。翘曲变形也与塑料材料的取向因素有关。由于一些结晶型塑料材料的聚合物的分子本身具有方向 性，在注塑过程中这些分子会沿着流动方向排列，在冷却阶段，制件在流动方向上尺寸的收缩率要比垂 直方向上的尺寸收缩率大，两个方向上收缩率的差异就成了零件产生翘曲变形的主要原因。因此，对于 用部分结晶材料如某些PP、PE、POM制成的塑件比用ABS、PC、PMMA等更容易产生缩壁，发生翘曲。翘曲的改良一般是通过调整以下注射工艺参数实现
14、的一一增加注射速率、料筒温度、螺杆背压、模 具温度或调整保压时间和压力。注塑缺陷还有气泡、烧焦纹、放射纹、顶白等，在此不一一列举。从上述对塑料缺陷的阐述可以看 出，针对不同注塑缺陷，其改良方法有一些是相互矛盾的。一般来说，塑料件缺陷的产生有两方面的原 因，一是塑件产品的结构设计，二是塑料件的加工工艺设置，改良缺陷时可以从塑件结构设计、注塑加 工工艺参数两方面来入手。注塑工艺参数设置是一个复杂系统的设置，要想得到一个合格的塑件，参数 即不能设得太低，也不能设得太高，而应该取最为合适的值，平衡时间、温度、压力三方面的参数。本 文通过调节工艺参数组合降低塑料零件的翘曲量。1.2基于Moldflow的
15、尘室盖翘曲分析随着市场和塑料工业的发展，人们对塑料产品的表观要求越来越高，塑料制品的翘曲变形问题也越 来越受到重视。1.2.1 Moldflow中的翘曲分析Autodesk Moldflow仿真软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助验证和优化塑料零件、注塑模具和 注塑成型流程。该软件能够为设计人员、模具制作人员、工程师提供指导，通过仿真设置和结果阐明来 展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。从薄壁零件到厚壁、坚固的零件，Autodesk Moldflow的几何图形支持可以帮助用户在最终设计决策前试验假定方案。Moldflow可用于定量分析塑料件产品的翘曲变形，并可指出产生翘曲变形
16、的主要原因及相应的解 决措施。同实际注塑过程一样，翘曲分析发生在塑料流动和冷却已经完成的基础上。因此，在进行翘曲分析 前，需先完成对冷却、填充、充填+保压分析的优化，才能对塑件进行翘曲分析。Moldflow的翘曲分析中，有三种包含冷却分析的分析序列供选择。1）冷却+填充+保压+翘曲；2）充填+冷却+填充+保压+翘曲；3）充填+保压+冷却+填充+保压+翘曲；第一个分析序列是假设在第一次迭代计算时塑料熔体处于通体温度并瞬时充满型腔。二三两个序列 中均假设模具的温度是某一个常数。第一个序列假设塑料熔体的温度是均匀的，而后面两个序列则假设 模具温度是均匀的，前者的假设更符合实际生产过程中的情况，因此我们这里选择的序列是冷却+填充+ 保压+翘曲。
