整体式热流道系统铸铝式热喷嘴的优化工艺研究

发布时间：2017-08-21 10:13

  本文关键词：整体式热流道系统铸铝式热喷嘴的优化工艺研究

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【摘要】：随着改革开放的不断深入,我国模具行业得到了快速发展,模具热流道作为模具的重要组成部分,也得到了大规模的推广,如今整体式热流道系统已被广泛应用于各类型模具生产制造中。热喷嘴是整体式热流道系统的核心部件,与模具型腔直接接触,实际生产中的铸铝式热喷嘴工艺设计主要依靠工程师的经验设计,随意性较强,缺乏设计标准,应用中常导致诸如流延、拉丝、不出胶等注射缺陷问题的发生,既延误生产进度,又增加售后成本,给企业造成不必要的损失。因此,有必要对热喷嘴进行工艺优化设计,制定工艺设计标准。热分析对热喷嘴质量有着决定性的作用,热分析控制对改善工艺有着重要意义。有限元分析软件ANSYS workbench是热平衡分析的重要手段,通过调节不同的工艺参数,模拟出温度场分布,总结出参数与温度间的关系,有助于改进现有的设计方式,防止热喷嘴成型缺陷的发生。论文的主要内容包括：ANSYS workbench换热系数研究。换热系数是影响热分析模拟精度的主要原因,迄今为止尚未找到定量分析该系数的理论和方法,也未找到直接测量的试验设备。换热系数是开展优化设计的第一步,是后续研究的理论依据,研究成果可弥补这一领域的空白。试验中利用反求法拟合模拟与实际工况温度,反求出换热系数。换热系数验证性试验。反求出的换热系数用于模拟热喷嘴的换热,设计实体模型,实测模型温度,将实际工况温度与模拟温度对比,并将两者控制在允许的偏差范围内,验证换热系数的准确性,分析热喷嘴设计缺陷,提出工艺改进方法。热喷嘴优化工艺研究。影响热喷嘴设计的主要参数有三个：绝热层厚度设定、发热圈合理配置、热喷嘴浇口结构设计。优化的主要方法如下：探究不同的绝热层厚度与温度场的函数关系,找出最优绝热层厚度值。模拟不同发热圈间距、成型材料、热喷嘴径向大小的温度场分布,总结出三者间的关系,完善铸铝式热喷嘴的设计流程,制定工艺配置标准。探究控温点至圆锥型浇口顶端距离a、浇口与模具接触高度值h之间的温度关系,制定热喷嘴浇口结构设计标准,降低生产过程中的注射成型缺陷。
【关键词】：热流道 热喷嘴 热分析 反求法 换热系数 ANSYS workbench
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• Contents10-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 研究背景及意义13-19
• 1.1.1 热流道技术的发展13-15
• 1.1.2 整体式热流道系统及热喷嘴简介15-18
• 1.1.3 铸铝式热喷嘴面临的问题18
• 1.1.4 研究意义18-19
• 1.2 国内外研究现状19-24
• 1.2.1 热喷嘴研究现状19-20
• 1.2.2 热分析现状20-22
• 1.2.3 换热系数研究22-24
• 1.3 课题来源及主要研究内容24-25
• 1.3.1 课题来源24
• 1.3.2 主要研究内容24-25
• 第二章 铸铝式热喷嘴传热学理论基础25-38
• 2.1 传热学的基础知识25-31
• 2.1.1 热传导25-27
• 2.1.2 对流换热27-29
• 2.1.3 热辐射29-30
• 2.1.4 界面接触换热30-31
• 2.2 铸铝式热喷嘴的热平衡31-35
• 2.3 传热学有限元分析35-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 铸铝式热喷嘴换热系数的试验研究38-61
• 3.1 换热系数试验模型设计39-46
• 3.1.1 对流换热系数试验设计39-42
• 3.1.2 界面接触换热系数试验设计42-43
• 3.1.3 有限元模型设计43-44
• 3.1.4 模拟结果及分析44-46
• 3.2 反求法求解换热系数46-57
• 3.2.1 反求法概况46-47
• 3.2.2 反求法特点47-48
• 3.2.3 确定过程48-57
• 3.3 换热系数验证试验57-60
• 3.3.1 试验设备及试验过程57-59
• 3.3.2 试验数据分析59-60
• 3.4 本章小结60-61
• 第四章 基于换热系数的铸铝式热喷嘴优化工艺研究61-82
• 4.1 热绝缘层优化研究62-67
• 4.1.1 热绝缘层厚度试验62-64
• 4.1.2 数据处理及分析64-67
• 4.2 铸铝式发热圈配置优化研究67-74
• 4.2.1 发热圈配置试验68-70
• 4.2.2 数据处理及分析70-72
• 4.2.3 铸铝式发热圈配置标准72-74
• 4.3 热喷嘴浇口结构优化研究74-81
• 4.3.1 铸铝式热喷嘴浇口传热试验75-78
• 4.3.2 数据处理及分析78-80
• 4.3.3 热喷嘴浇口结构设计标准80-81
• 4.4 本章小结81-82
• 结论与展望82-84
• 参考文献84-89
• 攻读学位期间发表的论文89-91
• 致谢9

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本文编号：712283