塑料注射成型中薄壳塑料的翘曲和结构分析外文翻译资料

 2021-12-30 21:48:14

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j o u r n a l h o m e p a g e : w w w . e l s ev i e r . c o m / l o c a t e / m a t d e s

塑料注射成型中薄壳塑料的翘曲和结构分析

关键词

注射成形

薄壳结构

结构分析

翘曲

田口

摘要

在这项研究中,用聚碳酸酯/丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯(PC / ABS)热塑性塑料生产的细胞薄壳手机外壳被确定为模型。首先,使用Taguchi方法检查注入参数对不同厚度值的翘曲的影响。通过Moldflow plastic insight(MPI)4.0软件进行的分析发现翘曲值。发现PC / ABS材料翘曲最有影响的参数为包装压力。其次,为了确定导致塑料部件在手机外壳顶面上确定的点处失效的力,使用CATIA V5R12(一般结构分析)。除了用于电话制造的PC / ABS材料之外,还进行了ABS,PC,增强ABS,增强PC / ABS热塑性材料的结构分析,以确定性能。当我们看结构分析时,最强的材料是15%碳纤维增强PC / ABS,15%碳纤维增强ABS,PC,PC / ABS和ABS。手机顶部表面上最关键的一点是第2点

2008 Elsevier Ltd.保留所有权利。

1介绍

塑料材料通常用于工业的每个领域。最重要的原因是塑料的材料特性。这些特性中的一些是轻质,耐腐蚀,易于成型。最重要的是它们的物理和化学性质可以根据需要改变。塑料材料可用于包装,航空航天,建筑和建筑,汽车,电子产品。由于技术的进步和客户的需求,现在电子产品变得更小,更强,更美观。这种进步可以在日常生活中的手机中看到。今天手机尺寸越来越小,外观越来越美观。除了这些属性,用户还关心手机的耐用性。用户不希望它掉到地上,受到撞击,暴露在外会对手机造成伤害。随着手机的尺寸变小,构建手机的部件变得更小。这种情况对本研究中使用的部分有效。随着零件尺寸变小,其厚度变小。在塑料注射成型中,薄壁部件的生产非常困难。这很难,因为熔化的塑料不能轻易填充模腔。因此,薄壁部件中最重要的问题是翘曲。由于翘曲问题,通过使用注塑方法生产的部件不具有期望的形状和尺寸。预防翘曲问题的最佳方法是选择合适的塑料材料和注塑参数。部件厚度的减小也削弱了部件的强度。通过选择适当的耐久性材料可以解决这个问题。但是材

料可能适合零件的强度,但不适合零件的外观。

Huang和Tai [1]研究了注塑成型薄壁部件对翘曲的影响。使用C-Mold软件进行分析。他们使用Taguchi实验方法来决定注射参数。它们已达到这些参数的最佳值。结果,包装压力被认为是影响翘曲的最重要因素。可以看出,浇口位置和填充时间对翘曲影响不大。本文的结果作为本研究的参考。Shen et al. [2]对薄壁部件进行了数值分析,薄壁部件采用纤维增强的热塑性材料。使用模流软件进行分析。不同的注射参数(注射压力,熔体温度,模具温度,注射时间),不同的纤维(玻璃,长玻璃)不同的纤维比(40%,50%)和不同的厚度值(0.9 mm和1 mm)被使用了。笔记本计算机的外壳用作分析模型。Shen et al. [3]研究了注射镁和塑料之间的差异。通过使用不同的材料(ABS,ABS / PC和Mg),不同的注射参数(注射温度,模具温度,注射压力,注射时间)和不同的厚度值(0.9mm和1mm)在MPI软件中进行分析。为了达到最佳结果,模拟与田口实验方法相结合。笔记本计算机的外壳用作

分析模型。Shen et al.[4]通过使用MPI软件 检查了电子和计算机行业中使用不同参数(模具温度,注射温度,注射压力和注射时间),不同浇口位置的部件。Shen et al.[5]研究了塑料注射法生产的零件中的残余应力。为了分析,使用薄壁玩具车。

Liao et al.[6]已经做了一项研究,根据收缩和翘曲问题确定薄壁部件的最佳条件。手机盖用于分析。将模具温度,熔体温度,填充压力和注射速度作为注射参数。实验测试建立在Taguchi实验方法上。Cyco-one扫描仪,polycad和polyworks用于测量收缩和翘曲值。作为实验的结果,包装压力被认为是最有影响的参数。Kikuchi和Koyama [7]通过有限元法注塑,研究了采用塑料注射生产的圆盘形零件(采用含有33%玻纤的PA66材料)的零件厚度,翘曲和各向异性的关系。MARC命名软件用于有限元方法。 Kikuchi和Koyama [8]研究了圆盘形部件厚度对翘曲的影响。研究中使用的材料是30%纤维增强PA66。

利用Taguchi [9,13],神经网络模型和遗传算法[10],综合响应面法和遗传算法[11],修正复杂方法[12]等优化方法优化翘曲的研究[12],ANO-VA,薄壳塑料件的神经网络模型和遗传算法[14],具有薄壳特征的热塑性部件的灰色模糊逻辑[15,16],薄壳塑料件的响应面法[17],制作了薄壳塑料件的响应面法和遗传算法[18]。在其他研究中,Guo et al.[19]对翘曲进行了数值模拟和实验验证。

在该研究中,通过使用MPI4.0软件进行的分析发现了翘曲值。翘曲分析是在借助Taguchi实验方法建立的表的帮助下完成的。 在通过模拟的结果获得翘曲值之后,使用MINITAB V14软件进行ANOVA分析以查看每个参数对war-page的影响。PC / ABS热塑性材料具有三种不同的厚度值(0.9,1和1.1mm)用于分析。在翘曲分析之后,为了分析导致塑料部件在手机盖的顶面上确定的点处失效的力,使用CATIA V5R12(生成结构分析)。采用ABS,PC / ABS,PC,15%碳纤维增强ABS和15%碳纤维增强PC / ABS材料(厚度为1 mm)进行分析,由CATIA完成。

2 实验研究

2.1塑料件

为了分析,使用手机外壳作为模型。它采用CA-TIA V5R12设计。 零件的尺寸为145 mm 60 mm 20 mm。通过使用三种不同的厚度值进行分析。这些值为0.9,1和1.1毫米。
2.2 注射参数

注塑成型中使用了一些参数,如填充时间,模具温度,浇口尺寸,熔体温度,填充压力,填充时间。Huang和Tai [1]发现翘曲问题中最有影响的因素是填料压力,模具温度,熔体温度,填料时间。在本研究中,注射参数取决于包装压力,模具温度,熔体温度,包装时间。

2.3 热塑性材料

在该研究中,使用了用于翘曲问题的PC / ABS-Cycoloy C1200(GE Plastics USA)材料。PC / ABS材料被选中,因为这种材料被学术界[6,16,17]和工业领域使用。研究了用于模型结构分析的五种不同材料。材料是:

ABS-Cycolac EP(GE Plastics Europe)。
PC / ABS - Cycoloy C1200(GE Plastics USA)。PC - Lexan 105(GE Plastics USA)。
ABS(15%碳纤维增强)- Electrafil J-1200 / CF / 15 / VO / ND BK2089(DSM工程塑料)。
PC / ABS(15%碳纤维增强) - Panlite BN-3120N(帝人化学品)。
这些材料的物理性质见表1;[20]。 这些值取自MPI 4.0的数据库。

2.4找到最佳的浇口位置

为了确定在模拟中将浇口位置放在何处,在MPI 4.0中进行了最佳浇口位置分析。该分析的结果如图1所示。根据分析结果,我们必须将浇口定位到用红色1 [13]显示的区域。

2.5使用的参数

用于翘曲分析的参数有包装压力,包装时间,熔体温度,模具温度。 用于分析的参数值可以在表2中看到。
在表2中,熔体温度和模具温度的第一和第三值取自MPI 4.0数据库。这些值属于PC / ABS(Cycoloy C1200)。表中的第二个值是第一个和第二个值的平均值。包装压力和包装时间的注射范围被组织为平均值。

3田口实验方法

在该研究中,L27(34)正交阵列显示在表3中。通过定位表2至表3中的值进行分析。

3.1注塑成型分析

该研究的分析由MPI 4.0软件完成。 使用的网格类型是“Midplane Mesh”。分析模型由5318个元素组成。 检查了PC / ABS材料的三种不同厚度值。浇口的位置由MPI 4.0的最佳浇口位置分析确定。冷却系统并不是最有效的因素之一; 属于冷却系统的值被视为默认值(冷却通道直径:10 mm,冷却通道与部件之间的距离:25 mm,通道编号:2,通道中心之间的距离:30 mm )如图2所示的MPI 4.0软件。用于注射机器和模具材料,MPI 4.0软件的默认值(注塑机:模具材料:工具钢P-20)已经像冷却系统一样。

在MPI中完成的分析类型是“Cool Flow Warp”。从该分析可以获得4种不同类型的翘曲值。这些值是:

  1. 翘曲总数
    (b)沿X轴的翘曲
    (c)沿Y轴的翘曲
    (d)沿Z轴的翘曲

在本研究中,总翘曲值用作翘曲值。

表1

表3

材料的物理特性 [20]

L27 (34) 正交阵列

ABS

ABS PC

PC

钢筋

钢筋

Analysis no

A

B

C

D

ABS

ABS PC

1

1

1

1

1

材料结构

Amorf

Amorf

Amorf

Amorf

Amorf

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资料编号:[2917]

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