外部气体辅助注塑成型保压阶段机理与模拟研究

论文摘要

外部气体辅助注塑成型技术(以下简称“外辅”)是一种先进的塑料加工技术,可以有效地降低塑件收缩所产生的缺陷,生产出无缩痕无翘曲的产品。现阶段外辅的研究着重于保压阶段工艺参数对外辅成型质量的影响,进一步研究气体与熔体相互作用的机理对于理解外辅保压阶段工艺参数对外辅成型质量的影响具有重要参考价值,对实际生产也有一定的指导作用。本文首先对外辅的成型过程进行了分解、分析,从高分子材料力学性能的角度分析了缩痕产生的原因以及气体与熔体相互作用对缩痕的影响,并进行了详细的物理描述,指出了外辅应用于不同类型材料时的局限性。从黏性流体力学角度建立了外辅保压过程的模型。其次,以外辅成型的过程分析为基础,对外辅保压模型进行了假设与简化,得到简化后的流动模型和边界条件。以带加强筋结构板类零件为例,通过F1uent对外辅气体保压过程进行了单参数模拟,得到加强筋板缩痕、冷凝层和气体作用面形貌等数据,验证了模型的可靠性和机理分析的正确性。再次,通过气体延迟时间、气体保压压力和气体保压时间三个工艺参数的单参数实验,得到加强筋板的缩痕情况和气体作用面形貌。随后对比了实验数据和相应的模拟数据,发现模拟的缩痕深度小于实验测量值,气体作用面上气体穿透深度大于实验样件。对模拟数据和实验数据之间的差异进行了讨论,分析了差异产生的原因。最后针对实验和模拟中出现的现象,对外辅过程中的其他因素(气体温度、气体作用方式和加强筋根部形状)对成型质量的影响进行了模拟,并再次与前文模拟实验进行了对比,分析并得到气体温度、气体作用方式和加强筋根部形状对塑件的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 外辅研究现状
• 1.2.1 外辅实验研究现状
• 1.2.2 外辅CAE研究现状
• 1.3 课题的提出及主要研究内容
• 1.4 论文结构及章节安排
• 1.5 本章小结
• 第2章 外辅保压阶段机理及模型
• 摘要
• 2.1 引言
• 2.2 外辅保压阶段的过程分析
• 2.2.1 外辅的工艺过程
• 2.2.2 缩痕的产生及气体对缩痕的影响
• 2.2.3 气体与冷凝层的作用
• 2.2.4 气体推动熔体流动
• 2.2.5 热量传递
• 2.3 外辅保压阶段模型
• 2.3.1 流动模型
• 2.3.2 气体作用
• 2.3.3 材料模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 外辅保压阶段模拟
• 摘要
• 3.1 引言
• 3.2 外辅保压阶段模型简化与假设
• 3.2.1 流动模型的假设和简化
• 3.2.2 对气体作用的简化和描述
• 3.2.3 边界条件
• 3.3 外辅保压阶段模拟
• 3.3.1 模拟方法
• 3.3.2 外辅的主要工艺参数及评价指标
• 3.3.3 外辅保压阶段模拟
• 3.3.4 模拟结果分析
• 3.3.5 讨论
• 3.4 本章小结
• 第4章 外辅保压阶段机理的实验验证及应用
• 摘要
• 4.1 引言
• 4.2 外辅保压阶段机理的实验验证
• 4.2.1 实验数据来源
• 4.2.2 实验设备
• 4.2.3 单工艺参数实验缩痕数据与讨论
• 4.3 其他因素对外辅成型质量影响
• 4.3.1 气体温度对外辅成型质量的影响
• 4.3.2 气体作用方式对外辅成型质量的影响
• 4.3.3 加强筋底部倒角对外辅成型质量的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果