气体辅助注射成型工艺参数优化及工艺控制实验研究

摘要

气辅注射成型(GAIM)是在传统注射成型基础上发展起来的一种塑料制品成型新工艺,国内此技术的研究起步较晚,加之GAIM对工艺参数变化非常敏感,工艺参数间的相互干扰和制约也比传统注射成型更加明显.因此迫切需要找出一种对制品设计、模具设计和工艺参数设置具有指导作用的方法,进而正确的应用CAE分析结果,寻找出最优工艺参数组合.这对GAIM技术的推广应用具有一定的积极作用.该文利用正交试验设计法,借助模具CAE技术,对产品的结构设计、模具设计进行优化分析,找出了一种模具设计的合理结构;探讨了如何利用正交试验设计法,借助模具CAE技术,以很少的几组试验分析,找出制品成型的最佳工艺参数水平组合.主要工作包括:设计并自制了一套管状与平板相结合的试验模具,通过几组生产试验,分析各个因素对制品成型质量的影响趋势;并通过安排一组正交试验,分析制品成型的最佳因素水平组合,用该试验结果注射一组制品获得比较满意的效果,也验证了正交试验分析方法在GAIM工艺优化方面应用的有效性.利用试验时的工艺参数设置,用CAE模拟软件进行相应的模拟分析,并用模拟试验分析结果和试验结果作比较,取得了较好的一致,也验证了GAIM模拟技术的可靠性.同时,在模拟分析结果和试验结果的比较中,找出了模拟分析与试验结果在不同工艺条件下的差异,为正确使用GAIM模拟技术提供了一定的科学依据.

目录

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第一章绪论

1.1气体辅助注射成型的基本原理和技术特点

1.2 CAE技术的发展及其在气体辅助注射成型中的应用

1.2.1 CAE技术的研究与发展

1.2.2 CAE模拟技术在气辅注射成型中的应用

1.3气体辅助注射成型技术的应用和前景

1.4本课题研究背景及其意义

第二章气体辅助注射成型过程的数学模拟

2.1熔体的粘度模型

2.2粘性流体力学的基本方程

2.3气辅注射成型过程的基本理论

2.4熔体充填的数学模型

2.4.1扁平型腔中熔体的充填流动

2.4.2等效圆柱气道和浇注系统中的熔体流动

2.5气体穿透的数学模型

2.6气体保压过程的控制方程

第三章气体辅助注射成型工艺的关键技术

3.1气体辅助注射成型产品设计的原则

3.2气体辅助注射成型模具设计的原则

3.2.1浇注系统

3.2.2注气位置

3.2.3气针的选择和安装

3.2.4冷却系统

3.3气体辅助注射成型的设备配置

3.3.1压力生成单元

3.3.2压力控制单元

3.3.3注气元件

3.3.4注塑机

3.4气体辅助注射成型工艺控制参数

3.5气辅注射成型技术常见的缺陷及其防治

第四章DOE在气辅注射成型工艺优化过程中的应用

4.1试验设计法

4.1.1多指标水平正交试验设计

4.1.2混合型正交表的试验设计

4.1.3考虑交互作用的正交试验设计表

4.1.4正交试验的方差分析

4.1.5信噪比

4.2基于气辅成型工艺优化的正交实验设计

4.2.1关键因素的筛选

4.2.2分析各关键因素对制品质量的影响趋势

4.2.3优化各关键因素的水平组合

4.3气辅注射成型技术在冰箱托盘上的应用

第五章气辅成型制品的工艺参数的试验优化

5.1气体辅助注射成型试验制品及模具的设计

5.2采用CAE模拟软件对制品的成型进行模拟分析

5.2.1工艺参数(因素)对制品质量影响的主次顺序

5.2.2关键因素对制品成型质量影响的大致趋势分析

5.2.3通过模拟试验，找出一组该试验制品成型的最佳因素水平组合

5.3关键工艺参数对制品质量影响趋势的试验研究

5.3.1气体注射延迟时间对制品质量的影响

5.3.2熔体预注射量对制品质量的影响

5.3.3气体注射压力对制品质量的影响

5.3.4气体注射时间对制品质量的影响

5.3.5气针的位置对制品质量的影响

5.4试验结果和模拟分析结果比较

5.4.1预注射量改变时试验结果和模拟分析结果的比较

5.4.2注射压力改变时试验结果和模拟分析结果的比较

5.4.3延迟时间改变时试验结果和模拟分析结果的比较

第六章总结与展望

致 谢

附 录

参考文献