大型注塑件熔接痕形成机理及控制研究

论文摘要

注塑成型是生产塑料制件的一种很重要的成型方法。由于注塑成型过程的复杂性,注塑成型依然存在一些没有解决的问题,熔接痕缺陷的存在就是其中之一,也具有普遍性。作为注塑制品常见的缺陷之一,它不但影响制品的外观质量,使得注塑件后续涂装、电镀工序产生色差,而且在熔接痕严重时对制品强度产生影响损害制品的力学性能,给制品的正常使用带来安全隐患,严重地影响制品质量,并由此造成很大的材料与能源等的浪费。因此,如何提高制品熔接痕区域的性能及消除或减少熔接痕成为研究的重点。随着计算机技术的迅速发展和有限元理论的日趋成熟,有限元方法在注塑成形分析中的应用越来越广。该方法可以综合考虑熔体的流变特性、模具温度、注塑压力等多方面的影响,所以分析比较精确。本研究运用模具CAD技术进行三维建模,并采用有限元模拟软件Moldflow对其进行充模数值模拟。本课题对注塑成型过程中熔接痕产生的原因进行分析,并通过对工艺参数和注塑材料对熔接痕影响的研究,提出改进措施。采用顺序控制注塑方法,即在原有注塑机热流道基础上加装用组态软件控制液压回路实现的多浇口顺序控制系统,使各浇口流出的分支料流逐步推进,彼此完全熔入对方,进而切实有效的消除熔接痕或使其大幅度减少,或将其转移到制件的非重要表面来达到生产目的。本文采用该方法分别以有嵌件和无嵌件的型腔进行模拟分析研究,通过改变浇口的位置和针阀开闭时间,进一步优化顺序控制技术。最后,以轿车前保险杠外饰件为例,使用Moldflow软件进行数值模拟和数据分析,将其结果与传统注射成型方法进行了比较,结果表明采用顺序控制注塑方法不仅能消除保险杠中的熔接痕,还能优化其它生产工艺,对保险杠外饰件的生产具有实际意义。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 熔接痕问题的国内外研究现状
• 1.2.1 国内主要研究概况
• 1.2.2 国外主要研究概况
• 1.3 研究意义及目的
• 1.4 研究的可行性
• 2 注塑充模过程熔体流变学分析
• 2.1 聚合物熔体流动基本方程
• 2.1.1 连续性方程
• 2.1.2 奈维-斯托克斯（Navier-Stokes）流动方程
• 2.2 聚合物熔体的流动特性
• 2.3 流动分析在型腔及流道设计中的应用
• 2.3.1 流动分析在型腔设计中的应用
• 2.3.2 流动分析在流道设计中的应用
• 2.4 塑料熔体在流道中的流动分析
• 2.4.1 牛顿流体在等截面圆形流道中的流动
• 2.4.2 非牛顿流体在等截面圆形流道中的流动
• 3 熔接痕形成机理研究
• 3.1 熔接痕的分类及形成原因
• 3.1.1 熔接痕的分类
• 3.1.2 熔接痕的形成原因
• 3.2 熔接痕的定性分析
• 3.3 影响熔接痕性能的因素
• 3.3.1 工艺参数对熔接痕性能的影响
• 3.3.2 材料性质对熔接痕性能的影响
• 3.4 熔接痕控制措施
• 3.4.1 制品结构的改进
• 3.4.2 模具结构的改进
• 3.4.3 成型工艺的改进
• 3.4.4 合理选择材料
• 3.4.5 加工设备方面的改进
• 4 时序控制消除熔接痕的机理和有限元模拟分析
• 4.1 普通浇注系统概述
• 4.2 顺序控制机理
• 4.3 顺序控制成型装置
• 4.4 顺控制熔接痕分析有限元理论基础
• 4.4.1 理论基础
• 4.4.2 实施过程
• 4.4.3 Moldflow 有限元软件介绍
• 4.5 顺序控制有限元模拟分析
• 4.5.1 无嵌件、孔洞的大型塑件顺序控制有限元分析
• 4.5.2 有嵌件、孔洞的大型塑件顺序控制有限元分析
• 4.5.3 有嵌件、孔洞的大型塑件顺序控制有限元分析优化
• 5 实例分析
• 5.1 零件概况
• 5.2 模型分析
• 5.3 成型模拟过程
• 5.4 模拟比较
• 5.5 试验模具结构
• 5.6 实验结果
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录