汽车复杂注塑件气辅注塑成型装备关键技术的研究

论文摘要

气辅注塑成型技术（Gas-Assisted Injection Molding）是二十世纪九十年代兴起的一项具有革新性的塑料加工技术,其原理是将高压惰性气体（通常为氮气）注入到聚合物熔体内部,推动聚合物熔体填充模具型腔,并在熔体内部形成中空截面,起到保压补缩的作用,从而节省了原材料的消耗,降低锁模力,提高了制件的强度,为壁厚不均、形状复杂、传统工艺难以一次成型的高质量注塑件提供了新的加工方法。国外对气辅注塑成型技术进行了广泛的实践探索和研究,取得了显著的成效。国内对气辅注塑成型技术的应用研究还不成熟。由于气辅注塑成型过程中涉及气体、熔体的二相流动,注塑机和气体压力参数控制复杂,本文对气辅成型的关键技术进行了以下方面的研究。本文提出了汽车注塑件气辅成型设备的闭环集成控制模式;用实验验证和对比的方式,研究了气体压力曲线和非线性压力调节器的传统PID控制和smith模糊控制算法;分析了轴对称制件气辅成型条件下的熔体化学结构变化与制件性能的影响关系;结合捷达轿车保险杠气辅成型物理模拟模具,研究开发了气辅成型动态监测装置,提出了汽车复杂注塑件气辅成型工艺参数对制件质量的影响,对气辅注塑工艺试验有直接的指导意义。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 气辅注塑成型技术的基本原理
• 1.1.2 气辅成型的特点
• 1.1.3 气辅注射成型技术的应用前景
• 1.2 气辅注塑成型工艺的种类
• 1.3 气辅注塑成型技术的国内外研究与发展现状
• 1.3.1 气体辅助注塑成型技术的国外主要产品简介
• 1.3.2 气辅注塑工艺在国内外的应用现状
• 1.4 气辅注塑成型理论的研究进展
• 1.4.1 气液二相流动研究现状
• 1.4.2 气辅成型中气液二相流的研究
• 1.5 选题的意义和主要研究内容
• 1.5.1 问题的提出
• 1.5.2 选题的意义
• 1.5.3 本文的主要研究内容
• 1.6 小结
• 第二章 气辅注塑成型流变方程的研究
• 2.1 引言
• 2.2 聚合物的粘度和微积分流变模式本构方程
• 2.2.1 粘度表达与选择
• 2.2.2 微积分流变模式及其本构方程
• 2.3 聚合物熔体的流变模型理论
• 2.4 MoldFlow第二模型多元线性回归方程的优化算法
• 2.5 气辅注塑成型气熔两相流体的流动研究
• 2.5.1 Hele-shaw流动
• 2.5.2 圆管流动
• 2.6 小结
• 第三章 气辅成型轴对称制件化学结构变化对性能的影响理论研究
• 3.1 引言
• 3.2 聚合物化学结构和性能的关系
• 3.3 聚合物熔体大分子流变动力学模型的研究
• 3.3.1 聚合物大分子链动力学模型
• 3.3.2 聚合物大分子构象流变学模型
• 3.4 气辅成型轴对称圆管制件化学结构变化及其对性能的影响
• 3.5 结论
• 第四章 气辅成型装备集成控制系统的研究
• 4.1 引言
• 4.2 气体注射压力曲线及控制模型
• 4.2.1 气体注射压力曲线
• 4.2.2 气体注射压力控制模型原理
• 4.2.3 注气压力的PID控制
• 4.2.4 注气压力曲线的PID控制优化
• 4.3 气辅注塑成型装备的气体压力非线性特征研究
• 4.3.1 气体的压力调节及系统的非线性
• 4.3.2 气辅成型装备非线性控制系统的史密斯模糊控制器设计
• 4.4 控制算法的实验对比验证
• 4.4.1 实验设备
• 4.4.2 实验结果分析
• 4.5 气辅成型装备集成控制模式的实现
• 4.5.1 集成控制模式的实现过程
• 4.5.2 集成控制系统的程序设计
• 4.6 结论
• 第五章 汽车复杂气辅注塑件数值模拟分析研究
• 5.1 气辅成型技术在汽车注塑件生产中的应用概述
• 5.2 捷达轿车前保险杠气辅成型数值模拟分析
• 5.3 红旗轿车杂物箱气辅成型数值模拟分析
• 5.4 FM全新卡车顶篷把手气辅成型数值模拟分析
• 5.5 结论
• 第六章 气辅成型物理模拟模具设计与可视化监测装置的研究
• 6.1 FM卡车顶篷把手物理模拟气辅成型模具的设计
• 6.1.1 侧抽芯机构设计
• 6.1.2 浇注系统设计
• 6.2 气辅成型可视化监测装置的设计
• 6.2.1 可视化技术的主要方法及其原理
• 6.2.2 气辅成型可视化监测装置的设计
• 6.3 结论
• 第七章 全文总结
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢