厚壁注塑制品的成型工艺研究

摘要

随着制造业的快速发展，厚壁塑件的应用越来越广泛，逐渐涉及军工、家电、家居建材等行业。然而注射成型厚壁塑件时，较大的体积收缩使得塑件的成型质量难以控制。因此对厚壁塑件注射成型过程中的体积收缩及收缩均匀性的优化研究具有显著的实用价值。
　　本文利用Moldflow对一厚壁圆柱体实验件进行模拟分析，研究模具温度、熔体温度、保压压力与保压时间等主要工艺参数对厚壁塑件成型收缩率的影响规律，发现模具温度与保压时间对其体积收缩率的影响较大。通过对多种材料的模拟分析得到适合成型厚壁塑件的常用材料为PC、ABS等。
　　将以上模拟实验的结果应用到一壁厚为90mm的电视机支座的生产设计过程中。利用Moldflow对此支座的注射成型过程进行数值模拟，结果表明当壁厚过大时，壁厚对塑件体积收缩的影响远大于成型工艺参数对其的影响，仅仅优化工艺参数无法达到要求，需要改变成型方法。并根据其模拟分析结果对其成型过程中产生的缩孔现象进行了机理分析。将注塑成型后带有残余应力的模型导入Mechanical验证其实际工作条件下的结构强度，实现了模流分析与结构分析的联合仿真。
　　针对传统注射成型时无法解决的质量缺陷，采用多组分注射成型法二次成型此厚壁支座，分别设计嵌件与覆盖件，最大壁厚降至25mm。以嵌件为研究对象，采用正交实验法确定各工艺参数对其体积收缩均匀性的影响程度，模拟研究发现保压时间与熔体温度对其收缩均匀性的影响较大。通过二次成型法，支座获得较小且均匀的体积收缩，有效地消除了由体积收缩造成的缩孔现象。并进行了实际验证，为厚壁塑件的产品开发与工艺优化提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 厚壁塑件注射成型技术的研究现状

1．3 本文主要内容

第2章 厚壁塑件数值模拟理论与技术

2．1 注射成型模拟理论与技术

2．1．1 基本方程

2．1．2 本构方程

2．1．3 三维实体模拟技术

2．1．4 Moldflow简介

2．1．5 分析流程

2．2 基于注射成型工艺的结构分析技术

2．2．1 注塑残余应力的产生及影响因素

2．2．2 Mechanical简介

2．2．3 联合仿真的优势与应用

2．2．4 联合仿真的实现方法

2．2．5 联合仿真的分析流程

2．3 本章小结

第3章 影响厚壁塑件成型收缩的因素

3．1 注塑制件的收缩机理

3．1．1 热收缩

3．1．2 相变收缩

3．1．3 取向收缩

3．1．4 压缩收缩与弹性恢复

3．2 材料特性

3．3 模具结构

3．4 注射成型工艺

3．4．1 模具温度

3．4．2 熔体温度

3．4．3 保压压力

3．4．4 保压时间

3．5 本章小结

第4章 厚壁电视机支座CAE分析

4．1 注射成型分析

4．1．1 几何建模

4．1．2 模型前处理及网格划分

4．1．3 材料设定

4．1．4 浇注系统

4．1．5 冷却系统

4．1．6 结果分析

4．2 联合仿真分析

4．3 本章小结

第5章 多组分注射成型厚壁塑件

5．1 多组分注射成型理论

5．1．1 工艺说明

5．1．2 工艺优点与缺点

5．1．3 适用材料

5．1．4 典型应用

5．2 嵌件设计

5．3 正交实验与数值模拟

5．3．1 正交实验因素水平表的建立

5．3．2 数值模拟结果

5．3．3 目标函数建模

5．3．4 平均收缩率结果分析

5．3．5 均匀因子结果分析

5．3．6 最佳方案验证

5．4 二次注射成型

5．5 实验验证

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文及科研工作

致谢