塑料片材真空阴模吸塑成型模拟及实验研究

论文摘要

一直以来,注塑和吹塑等工艺为塑料加工领域的主要加工方法。而近10年来这一领域正在迅速转为以热塑成型工艺为主。热塑性成型工艺中一个重要部分是真空吸塑成型工艺。塑料片材的成型技术简单且易于实现,因此广泛应用于商品包装。同时,在模内膜成型技术中,膜的成形因其形状较为复杂,尺寸控制精度要求高等特点,使得塑料片材的成形技术成为其核心技术。此时需要从制品或膜的形状设计及成形工艺入手,控制薄壳或膜的不均匀变薄,从而实现精确制造。本文从塑料片材成形材料特性数据分析开始,采用非线性有限元计算和多物理场耦合的计算方法,模拟塑料片材成形过程,从中获得制品设计与质量控制所需要的工艺参数。研究主要包括实验研究以及真空吸塑成型模拟研究。设计具有典型成型特征的模具并用其加工出制品,对制品的质量进行分析。同时,归纳热塑性工艺的材料特性和成型过程规律,建立三维模型进行计算机模拟分析。经过实验与模拟数据的比较,计算机模拟厚度数据与实测值最大误差在13%以内。有限元模拟方法有助于控制薄壳或膜的不均匀变薄,从而提高设计和制造质量。针对当前模内膜工艺的应用问题——平面模内标签经吹塑成形为制品外形其平面图案转变为三维图案发身失真的问题,提出了两种解决方案。一种为简单的几何仿真方案,另一种为复杂的有限元模拟方案。两种方案的选择取决于生产工艺要求,其中有限元模拟方案可以提供精确的分析结果。论文引用研究项目中的一个实例来证明了方案的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 2 理论技术及分析
• 2.1 真空吸塑成型吹塑工艺技术
• 2.2 板料成形理论
• 2.3 网格建模及其建模方法
• 2.4 计算机数值模拟技术
• 3 吸塑成型实验及摄影测量
• 3.1 实验设计
• 3.2 网格变形分析
• 3.3 实验数据分析
• 3.4 实验成形极限图
• 4 真空吸塑成型数值模拟
• 4.1 有限元软件的选择
• 4.2 材料模型
• 4.3 几何模型及网格设定
• 4.4 模拟结果及成形性分析
• 4.5 模拟结果准确性分析
• 4.6 摩擦对吹塑热成型的影响
• 4.7 片材吹塑成形制品壁厚不均匀度分析
• 4.8 工业问题解决方案
• 5 研究成果总结及展望
• 5.1 工作及成果总结
• 5.2 工作的不足及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录