Page 75 - 化学分析与检测技术

第三章 材料模拟技术的应用

级评定的规范》，制品每千克耗电量不超过０. ５５千瓦时才能评定为节能机器，
传统液压注射机存在大量的溢流能量损耗，能量浪费大。新型伺服节能型注射
机采用伺服电机，通过速度、电流闭环控制液压系统的流量与压力，节能率达到
３０％ ~ ８０％。此外，塑料产品的循环再利用也是重要课题，目前废弃塑料大

多数都被填埋或丢弃到海里，在我国仅１０％的塑料制品被回收再循环使用，而
日本废弃塑料回收率达２５％，因此环境友好型塑料产品的应用将成为塑料工业
发展的重点。
随着市场对塑料产品的要求越来越严格，围绕塑料注射成形工艺的质量、效

率两大问题日益凸显。现有的制造工艺过程中，人工参与的环节（如产品模具设
计与分析、试模与工艺优化等过程）由于大量依赖工程师的主观经验，极大地限
制了塑料注射成形制造工艺的进一步发展。
塑料注射成形过程包括填充、保压、冷却以及顶出四个基本阶段，产品零件

的缺陷也来源于这四个成形阶段。常见的缺陷有尺寸偏差、飞边、凹陷、黑点、
熔接痕等，这些缺陷会严重影响产品的外观质量与性能质量。在生产出合格的产
品之前，工程师需要经过反复修模及试模的测试过程。有的缺陷能通过调整工艺
参数来进行修正，有的则需要向上追溯到产品、模具的设计环节进行修改。此外，

即使是测试中通过的制造过程，在实际批量生产中，遇到环境或者设备状态的波
动，也会出现不合格产品。反复修正调整的过程需要耗费大量的资源与时间，是
限制塑料注射成形向高端产品制造模式发展的技术瓶颈。因此，产品设计、工艺
优化及过程监控成为塑料注射成形制造流程中的关键环节，并直接决定了产品的

最终质量。
塑料产品设计。产品设计阶段主要包括产品及其成形模具的设计。产品的造
型一般通过ＣＡＤ完成，并以三维模型文件的形式呈现。塑料产品的设计需要考
虑多方面因素，包括材料选择、产品与模具结构关系、不同零件间的配合以及功

能结构设计等。虽然经过多年的积累，塑料产品设计已经形成了大量的设计准则，
但依旧无法满足日新月异的产品需求。产品设计作为制造流程的前期阶段，其质
量决定了后续环节的有效性，不合理的设计会造成大量人力、物力资源浪费，因
此，产品设计对技术人员有较高的要求，经验依赖型的设计过程增加了该过程的

风险。模拟仿真计算是产品造型设计后的关键阶段，也是现代塑料注射成形制造
流程中必不可少的环节。ＣＡＥ技术是注射模拟仿真计算的基础，它根据数学模

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