长玻纤增强反应注射成型一体化工艺研究

摘要

长玻纤增强反应注射成型是一项应用前景广阔的聚氨酯塑料成型技术，但在我国尚处于初级应用阶段，在实际生产中还存在许多问题。本文以扬子汽车内饰有限公司的实际工程项目“16/40型LFI长玻纤增强反应注射成型生产线改造”为背景，针对现有生产线存在的后铺入的表皮与模具不贴合以及人工操作部分耗时较多等问题，提出了一个一体化解决方案，并对相关关键技术进行了研究。 本研究对现行生产线的运行情况、结构特点以及工艺过程进行了分析，指出现行生产线存在的主要问题，并且分析了一体化成型工艺过程的关键技术。分析了真空吸塑成型的机理，建立了描述表皮真空吸塑成型过程的理论模型，包括连续性方程、动量方程、能量方程和本构方程在内的流体动力学基本方程。以某型客车电器盖板表皮零件为例，利用专业的塑料热成型分析软件POLYFLOW进行真空吸塑成型工艺仿真的整个技术过程。数值模拟结果表明：随着压力加载时间的增加以及吸塑压力的增加，制件各部分成型的速度有快有慢，较深的部位和较细小的面成型较慢，为了使制件的厚度分布更均匀，质量更高，可在这些部位增加吸塑孔的数量，加快该部位成型速度；在底部与侧壁之间加大圆角半径，同时采用较大的脱模斜度能改善壁厚分布，在制品结构设计时应尽量对过渡处的尖角进行倒圆，以使最终的成型制品壁厚分布更加均匀；对于深径比较大的制品，有预拉伸的制品厚度分布明显较无预拉伸的更均匀。运用ANSYS对片材辐射加热过程进行了数值模拟，得到了塑料片材在辐射加热过程中不同时刻温度场的分布以及各节点温度随时间的变化规律。模拟结果显示：在辐射加热的各个阶段片材截面的温度分布始终是不均匀的，最高温度位于中间大部分区域，最低温度位于片材边缘区域；随着时间的推移，不均匀度在加热阶段呈逐渐增大趋势；在辐射加热阶段片材沿厚度方向存在一个的温度梯度，通过断开加热电源使片材适当自然冷却，可以改善该温度梯度。对生产线改造的结构部分提出了一体化工艺解决的方案，并完成了系统各单元的结构设计。通过对生产线的改造，将使表皮成型、浇注、反应成型达到一体化，进而提高汽车内饰件产品的生产效率和产品质量。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的研究背景和意义

1.2国内外现状

1.2.1真空成型工艺及其工艺参数的研究

1.2.2吸塑成型计算机模拟技术的研究

1.3课题研究内容

2长玻纤增强反应注射成型一体化工艺方案

2.1长玻纤增强反应注射成型生产线现状分析

2.1.1生产线总体结构

2.1.2各单元的功能及基本组成

2.1.3控制系统

2.1.4生产工艺流程

2.2一体化成型工艺过程

2.3一体化成型工艺过程的关键技术分析

2.4本章小结

3真空吸塑成型的机理及理论模型

3.1真空吸塑成型的机理

3.1.1真空吸塑成型的基本原理

3.1.2真空吸塑成型的基本工序

3.1.3真空吸塑成型设备

3.2表皮真空吸塑成型理论模型

3.2.1连续性方程

3.2.2动量方程

3.2.3能量方程

3.2.4本构方程

3.3基本假设与求解计算

3.3.1基本假设

3.3.2基本方程组的解法

3.4本章小结

4表皮真空吸塑成型过程数值模拟

4.1数值模拟软件POLYFLOW介绍

4.2表皮真空吸塑成型有限元模型的建立

4.2.1几何模型

4.2.2有限元网格划分

4.2.3边界条件

4.2.4材料工艺参数

4.3模拟结果及分析

4.3.1变形过程分析

4.3.2厚度分析

4.3.3预拉伸对于真空吸塑制品质量的影响

4.4本章小结

5塑料片材辐射加热过程的温度场分析

5.1传热学基本原理

5.1.1导热的基本方程

5.1.2对流换热

5.1.3热辐射

5.2瞬态温度场的有限元法

5.3 ANSYS热分析简介

5.4塑料片材辐射加热过程温度场分析

5.4.1物理模型的建立

5.4.2数学模型

5.4.2片材辐射加热温度场数值模拟与结果分析

5.5本章小结

6生产线改进设计

6.1一体化成型生产线总体结构

6.1.1基本思路

6.1.2一体化成型生产线方案分析

6.2主要设备及其性能参数

6.2.1加热装置整体机械结构

6.2.2加热板伸缩结构

6.3.3控制系统

6.4本章小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献