快速模具基础上反应型注射成型计算机仿真

第一章绪论
 
1-1模具的背景
为了适应竞争的需求,各个模具厂都泛采用新技术。而且由于模具型腔形状和模具构越来越复杂,模具精度要求越来越高,生产周期要求越来越短这种发展趋势,塑料模具设计与制造就必须采用CAD/CAE/CAM技术。利用CAD/CAE/CAM一体化技术,可以将设计人员从繁的重复劳动中解放出来,使他们集中精力对模具设计方案和其他一些关键性的工作进行思考探讨,使模具设计制造更加合理,这对缩短产品开发周期、降低开发成本,保证产品质且是至关重要的。CAD技术是随着计算机科学与计算机图形学的完善发展起来的,它先后经历了以下儿个阶段:(1)电子图板系统(二维计算机绘图技术)(2)曲面造型系统(3)实体造型技术(4)参数化技术(5)变量化技术。CAM(计算机辅助制造)是随着自动控制理论与数控机床的出现,而塑料流动的理论的发展,使我们能够用计算机模拟热塑料在模具中的流动情况(即CAE技术),从而可以预先知道塑料制品的质量以及模具设计的合理性。全新的设计手段,全新的生产方式,给模具制造这一传统的行业带来一场深的革命。
 
1-2快速成型简介
快速成型技术的工艺方法发展很快。利用RP技术,可制造塑料型,纸型、蜡型等,一再利用RP转换技术,就可以翻制成各种模具。随着RP技术的发展,以后可能出现直接制造金属模具或零件的快速成型艺,这将极大提高模具生产的水平。快速成型技术可以分为以下几种工艺:
1.树脂选择性液态光敏树脂选择性固化是最旱出现的一种快速成型技术。快速成型机有一个盛满液态光敏树脂
2的液槽,这种液态树脂在紫外线的照射下会快速固化。成型开始时,可升降作台处于面下一个截面厚度的高度,聚焦后的紫外激光束,在计算机的控制下,按截面轮廓的要求,沿液面进行扫描,使扫描区域固化,得到该截面轮廓。然后,工作台下降一层高度,其上覆盖另一层液态树脂,以便进行第二层。扫描固化,新固化的一层牢固地粘结在前一层上。如此重复直到整个产品成型完毕。
2薄型材料选择性切割这种方法根据三维模型每个截面的轮廓线,在计算机的控制下,用COZ激光束对薄型材料(如底面涂胶的卷状纸)进行切割,逐步得到各层轮廓,并将其粘结在一起,形成三维产品。LOM工艺如图1.1所示。
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第2章影响反应型注射成型产品质量的因素
 
2-1传统注塑分类及缺陷
反应成形塑料是反应注射成形(ReaetionInjeetionMolding,RIM)工艺成形的一种材料。它的原材料通常使用双组份物料,例如聚氨酷塑料,其中一个组分是活泼氢的化合物,如多元醇(polyol,树脂),另一个组分是异氰酸酷(工Socyanate,硬化剂),在多元醇组分中还包含有催化剂、扩链剂、以及其他助剂。完成聚合物的聚和、链增长、交联、固化从而能得到高性能聚氨醋。反应注塑与热固性塑料注塑的不同之处有二:一是不用配制好的塑料而直接采用液态单体和各种添加剂作为成型物料,而且不经加热塑化即注入模腔,从而省去聚合、配料和塑化等操作,既简化了制品的成型艺过程,又减少了能源消耗,二是液态物料的粘度低,充模时的流动性高.使充模压力和锁模力都很低,这不仅有利于降低成型设备和模具的造价,而且很适合成型大面积、薄壁和形状很复杂的注塑制品。凡是能以加成聚合反应生成树脂的单体,原则上都可作为反应注塑的成型物料基体,但目前业上己经采用的只有不饱和聚酷、环氧树脂、聚酞胺和聚氨酷等儿种树脂的单体,其中以聚氨酷单体应用最为厂‘泛,以下即以聚氨酷为例介绍反应注塑制品成型流程。
 
2-2反应型注射成型
有些聚氨酷反应注塑制品,从模内脱出后还要进行热处理。热处理有两个作用:一是补充固化,但应注意在模腔内固化程度过低的制品,在热处理过程中会发生翘曲变形;二是喷漆后的烘烤,以便在制品表面形成牢固的保护膜或装饰膜。反应注塑除用普通的原料作为成型物料外,还可用含有短纤维增强剂的原料浆和有发泡能力的原料浆作为成型物料,通常将含纤维的成型称作增强反应注塑(RRIM),将后者的成型称作发泡反应注塑。一步浇注法是最近发展起来的一种经济合理的方法,它是由多氢基化合物、硫化剂和硫化剂组成粘度低、室温下为液体的组份,与二异氰酸混合通过密闭间歇浇注机一步成型的工艺制得浇注橡胶制品,其生产工艺有以下特点:无需制备预聚体,因此能量与原料都较节约:浇注设备体积小,自动化程度与生产效率高;生产工艺易为操作人员掌握;可与纤维、金属粉末复合制成复合材料。一步浇注法比RIM法更为有利的地方是:
1)该法是在大气压下成型,不需RIM那样需要高压注射设备。
2)该法可浇达成固体弹性体,而RIM法只能生产泡沫弹性体制品。
3)用该法可浇注小型制件与大型制品,而RIM法只适合于制造大型部件。
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第三章计算机仿真原理……17
3-1注射过程流变行为的数学描述……17
3-2流变学在反应型注射成型中的应用……, 20
3-3商品化的注塑CAE软件……20
第四章计算机仿真Moldflow实例……23
4-1Moldflow简介……23
4-2Moldflow进行仿真的一般步骤……24
4-3MoldflowPlastics工nsight仿真实例……25
第五章模具制作及低压灌注试验……35
5-1快速模具(rapidtooling)的制作……35
5-2低压灌注机快速制作塑料样件……37
第六章基于网络的快速模具动态联盟的建立……43
6-1动态联盟产生的背景……43
6-2动态联盟的支持技术和特点……44
 
第六章基于网络的快速模具动态联盟的建立
 
6-1动态联盟产生的背景
随着科学技术的进步,全球制造业的竞争越来越激烈。决定全球制造业竞争力的主要指标是TQCS,即最快的上市速度T(TimetoMarket),最好的质量Q(Quality),最低的成本C(Cost)和最优的服务S(Service)。目前,制造企业面临着一个重要问题:传统的制造技术已不能适应全球市场的变化。因而企业家将目光转向先进制造技术,如计算机集成制造技术(CIMS)、并行工程精良生产、敏捷制造及快速成型等。传统的产品开发和制造过程是一个长周期的顺序工程,即由设计、研制、整机试验、小批试制、产品定型、生产准备、批量生产、市场反馈、改进等诸环节顺序完成的。由于人们设想和规划难免与实际有偏差,上述顺序过程还往往需要在部分环节多次反复。而并行工程(CE)的目的就是在缩短这一过程。敏捷制造(AM)以信息高速公路为环境,充分利用全球制造资源,通过虚拟公司(virtualCompany)实现对市场的快速反应,但对于CE及AM,人们往往以概念及策略的研究为多,缺乏有效的技术途径。
由于即的技术特点,它不仅具有快速响应能力,产品开发和生产准备的并行性,而且在集成中,数据的流动是全自动化的,不像CIM中的CAD/CAPP/CAM集成时CAPP是技术瓶颈。RP设备的数据输入格式是的统格式,制造资源的可集成性良好。因此RP/RT技术是实现既和AM的理想技术途径叫。快速模具制造从技术的角度已介绍了如何缩短模具的生产周期,而另一方面,基于Internet网的企业动态联盟,它以敏捷制造、并行工程、电子商务等技术为支撑,快速完成企业与顾客、企业与企业间的物流、信息流、知识流、资金流,是缩短模具制造周的另一重要生产组织模式。该模式特别适应我国的中小企业,既可提高大型、专用设备的利用率,降低成本,又可获得创新的资源与条件。
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结论
本课题为天津市RP工程中心资助项目“快速模具仿真及实验研究”对面向快速模具的反应型低压注型进行计算机仿真与实验。其主要的结论和成果如一下:
1.对快速模具低压注型(反应型低压注射成型)过程进行计算机仿真;
1)对快速模具进行计算机仿真能够使快速模具制模过程一次完成,减小或者消除快速模具模过程中的试模和修复过程;2)计算机仿真能够优化工艺参数,有效地减少制品废品率,提高生产率;3)仿真结果能为快速制品的报价和订货系统提供依据,同时基于Web的Html报告文格式也有利于网络的传播和共享。
2.以塑料制品手机上壳及其夹具为例,对RP/RT过程进行实验,实现了计算机辅助设计与制造、成型工艺与数控技术的有机结合,为模具制造过程中提供了新途径:1)快速成型和快速模具过程能够大大缩短样件、零件、模具的制造周期;2)快速模具技术降低了模具的研发和生产成本;3)通过实验过程总结并完善了快速模具制品在全生命周期影响其注射产品质量的质量鱼骨图的因素。
 
参考文献（略）