高光注塑成型模具温度场模拟及实验研究

论文摘要

高光注塑成型技术可以有效减少甚至消除塑料产品如熔接痕、波流痕、浮纤和银纹等表面缺陷,满足人们对塑料产品品质日益增长的外观品质要求,是一种新型注塑成型技术。目前,有关高光注塑成型模具温度场的研究相对较少,无法有效指导高光注塑成型模具的设计与制造。本文以电加热高光注塑成型模具为研究对象,根据传热学的基本原理,采用有限元数值模拟与高光注塑成型实验相结合的方法对模具温度场的热响应规律以及模具结构优化设计进行了研究与探讨。运用有限元分析软件Ansys建立了电加热高光注塑成型模具热响应过程的仿真模型,结合电加热高光注塑成型实验获得的模具温度场结果验证了仿真结果的正确性。在此基础上,分析了模具温度场在注塑成型的加热阶段、填充阶段和冷却阶段的热响应规律以及模具型腔与塑料熔体之间的相互影响关系,得到了有效的电加热高光注塑成型模具温度场研究的模拟方法。基于上述数值分析方法,研究了电加热棒中心与模具型腔表面距离和电加热棒的数量对模具型腔温度场均匀性和模具升温效率的影响,并提出了相应的电加热高光注塑成型模具的设计原则。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高光注塑成型技术介绍及其研究现状
• 1.2.1 高光注塑成型技术的发展
• 1.2.2 高光注塑成型技术研究现状
• 1.2.2.1 高光注塑成型模具设计
• 1.2.2.2 模具加热方法的研究
• 1.3 问题的提出及主要研究内容
• 1.3.1 研究现状分析
• 1.3.2 课题研究的主要内容
• 1.3.3 本课题的研究意义
• 1.4 本文架构
• 第2章 高光注塑成型模具温度场模拟的实验设计
• 2.1 高光注塑成型实验设计
• 2.2 电加热高光注塑成型技术工艺原理
• 2.3 电加热高光注塑成型技术的优缺点
• 2.4 模具及温控系统
• 2.4.1 实验用模具
• 2.4.2 实验用注塑机
• 2.4.3 温控系统与电加热棒
• 2.5 研究方案设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 高光注塑成型模具温度场模拟及实验验证
• 3.1 数值分析过程
• 3.2 模型及其简化
• 3.2.1 几何模型及其简化
• 3.2.2 数学模型及其简化
• 3.3 电加热过程存在的问题
• 3.4 电加热棒传热过程模拟研究
• 3.4.1 计算模型及材料属性
• 3.4.2 分析模型简化
• 3.4.3 边界条件和初始条件确定
• 3.4.3.1 边界条件
• 3.4.3.2 初始条件
• 3.4.4 数值分析与讨论
• 3.4.5 结果讨论
• 3.4.5.1 镍铬丝温度场
• 3.4.5.2 外层不锈钢温度场
• 3.4.6 电加热棒使用原则
• 3.5 加热过程模具温度场模拟及实验验证
• 3.5.1 边界条件和初始条件
• 3.5.1.1 边界条件
• 3.5.1.2 初始条件
• 3.5.2 实验验证
• 3.5.3 结果分析与讨论
• 3.5.3.1 温度变化率
• 3.5.3.2 型腔温度场均匀性
• 3.6 填充过程温度场模拟及实验验证
• 3.6.1 边界条件和初始条件
• 3.6.1.1 边界条件
• 3.6.1.2 初始条件
• 3.6.2 实验验证
• 3.6.3 结果分析与讨论
• 3.7 冷却过程模具温度场模拟及实验验证
• 3.7.1 边界条件和初始条件
• 3.7.1.1 边界条件
• 3.7.1.2 初始条件
• 3.7.2 实验验证
• 3.7.3 模拟结果讨论
• 3.7.3.1 温度场均匀性
• 3.7.3.2 冷却速率
• 3.8 本章小结
• 第4章 高光注塑成型模具加热系统设计研究
• 4.1 高光注塑成型模具设计存在的问题与分析
• 4.2 加热系统的改进设计
• 4.3 基于参数设计的温度场分析
• 4.3.1 基于加热系统尺寸设计的温度场分析
• 4.3.1.1 数值分析结果分析与讨论
• 4.3.1.2 加热系统设计原则总结
• 4.3.2 基于加热管道数量设计的温度场分析
• 4.3.2.1 数值分析结果分析与讨论
• 4.3.2.2 加热系统设计原则总结
• 4.4 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 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