面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化.pdf

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1、38工程塑料应用2010年，第38卷，第5期面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化冯权和查五生彭必友(西华大学材料科学与工程学院，成都610039)摘要针对电子产品在环境测试中出现的塑料外壳破裂现象，借助计算机模拟技术，对数码相机塑料外壳的注射成型过程和跌落冲击过程进行了模拟和仿真。分析了不同注射成型工艺条件下得到的产品质量及缺陷分布状况，结合跌落仿真得到的最大应力应变分布情况，优化出提高产品抗跌落冲击性能的成型工艺方案。结果表明，将仿真结果反馈到注射成型中，可以提高注塑工艺参数选择的准确性，提高制品在跌落碰撞时抗破坏的能力。关键词注射成型跌落仿真浇口应力熔接痕绝大部分的电子产品外壳采用塑料制作，

2、其质量、尺寸精度、强度等在很大程度上取决于注射成型工艺的好坏。塑料外壳的性能主要是指冲击可靠性，目前其评定方法已发展为通过计算机仿真来代替实物测试，完成整个跌落或冲击的过程J。通过跌落仿真，可以对塑料外壳的安全性进行分析，从而发现可能会出现的质量问题_2J，而注塑工艺则可利li儿lji儿i盯用注塑模拟软件来进行调整，最终提高塑料制品质图1含有微裂纹的受拉平板量、缩短开发时间、降低成本。断裂的能力，它与断裂应力Or、裂纹半长n及加载尽管目前计算机模拟技术在生产中得到了广泛方式参量y的关系可表达为：应用，但分析软件较单一，没有将跌落结果反馈到注=Or；St(1)塑工艺改进上，而注塑质量的好坏，也未

3、通过跌落测是每种材料固有的特性，与材料成分及加工试来评定。在做有限元处理时，网格质量的好坏直接影响分析结果的可靠性。因此，笔者以某款数码工艺等有关，其数值越大，材料抵抗断裂的能力越大。当材料含有裂纹时，裂纹尖端附近的应力大小相机的前塑料外壳为研究对象，利用Hypermesh软件进行有限元网格划分J。将跌落仿真与注射成由应力强度因子决定，K，和裂纹的几何形状因子型模拟相结合，分别找出注塑时不可消除的缺陷位、外加应力、裂纹半长n的关系为：置和跌落碰撞中的应力集中点位置并将两者错开，KI=Otor(2)从而避免出现脆断的现象，最终确定出最佳的注射随着外应力增大，裂纹尖端各点的内应力也随成型工艺。着增

4、大而增大。当外应力Or增大到使KI=时，1裂纹对制品破坏的影响构件出现断裂]。实验表明，当构件所受的应力达在制品无裂纹的条件下，其安全性只需参考其到裂纹发生失稳扩展的临界值时，裂纹就会快速扩拉伸强度、压缩强度或屈服应力。但是如果制品中展使整个构件断裂。通常含有微裂纹的构件破坏时存在裂纹或组织缺陷，有时会在远远低于其应力极所受的外应力Or远小于理论断裂应力Or。限的情况下突然断裂，即为脆断J。制品的这种脆对于电子产品的塑料外壳，除了表面质量及强断是由于微裂纹在应力作用下急剧扩展导致的，而度韧性等要求较高外，注射成型工艺参数应优先考注塑工艺参数选择不当导致较大的熔接痕缺陷是产虑避免可能出现气泡、较

5、大的熔接痕等缺陷，从而防生微裂纹的主要原因。止微裂纹的形成，提高制件的抗冲击破坏能力。假设带有裂纹的受拉平板，受轴向拉伸应力作2实验流程用，穿透平板厚度的裂纹长为2a。与裂纹的尺寸相在Pro／E中建立数码相机前壳的实体模型，导比，平板的长与宽可认为是无限大的，如图1所示。材料的断裂韧性(断裂韧度)反映材料抵抗收稿日期：2010-03．05冯权和，等：面向跌落仿真破坏的注射成型工艺优化39人HyperMesh中进行网格划分，将划好网格的有限3．2注射模拟元模型分别导人MoldFlow和ANSYS中。首先在利用注射成型CAE软件可以模拟出在不同工MoldFlow中进行充填分析，取不同的注射点，得到

6、艺参数下产生的熔接痕、气穴、欠注等缺陷的位置。不同的最大熔接痕位置；然后在ANSYS中调整模型通过工艺优化，可以避免一些潜在问题，减少试模、角度，分别以最大熔接痕所在位置作为最低点，与地修模次数，缩短产品开发时间，降低生产成本。面碰撞，比较得到的最大应力及应变值，从而比较出将划好网格的有限元模型导人MoldFlow，进行较优的注射成型方案。具体实验流程如图2所示。浇口位置分析。材料选(丙烯腈／丁二J烯／苯乙烯)共聚物(ABS)／聚碳酸酯(PC)合金，其性能参数如表1所示。表1ABS／PC材料性能参数项目数值固体密度／g·cm。1．116熔体密度／g·cm。0．977比热／J·(kg·K)I12

7、160热传导系数／W·(m·K)O．24最大剪切应力／MPaO．4最大剪切速率／s4O0oOI定，材料l选择分-析类型l将分析模块设为“流动、翘曲”，工艺参数设置为：注塑压力80MPa，物料温度274~C，模具温度I设置跌落参数l选择材料I77℃，保压时间设10s。根据浇口开设的位置不同，l求解l。选择注射位置l设置了7组方案，各自的浇口位置如图4所示。前I3种方案为单浇口：方案1浇口位置为分析模