汽车散热器水箱上盖注塑成型及翘曲优化

发布时间：2020-03-25 01:12

【摘要】：本文研究的是汽车散热器水箱上盖注塑成形数值模拟及翘曲变形优化。研究目的是为了在批量投入生产之前,通过对注塑件进行数值模拟及翘曲变形优化,使注塑件达到高精度要求。这对于减少模具试模次数、提高生产效率、降低生产成本、提高注塑件成型质量具有重大意义。为了减小注塑制品的翘曲变形问题,首先对注塑制品翘曲变形的理论进行了研究,包括熔体充模过程的理论基础,粘性流体力学的基本方程,注塑成型中熔体流动行为的数学模型,以及注塑成型翘曲变形的数学模型。然后以汽车散热器水箱上盖为例,运用Moldflow软件对注塑成型过程进行初步的数值模拟,得到汽车散热器水箱上盖翘曲变形量为2.374 mm,通过流动分析、冷却分析、翘曲分析三个过程得到导致翘曲的原因为玻纤取向异常、冷却不均以及收缩不均,进而通过对注塑件进行模具结构以及保压曲线的优化来降低翘曲变形量。具体优化数据为:冷却系统优化和浇注系统优化后,翘曲变形量减小为1.513 与初始方案相比,翘曲变形降低了 36.27%;保压曲线优化后,翘曲变形量减小为1.094 mm,与初始方案相比,翘曲变形降低了 54.04%。最后,建立DOE试验进行注塑工艺参数优化。借助统计分析软件Minitab建立正交试验,通过对Moldflow仿真试验进行极差数据分析,得到影响注塑件翘曲的最佳工艺参数组合为A2B2C2D3E1,即模具温度取90℃,熔体温度取260℃,注射时间取3s,保压压力取100 MPa,保压时间取40s,通过对方差以及因子的贡献率进行分析,得到影响翘曲变形量的显著因子为注射时间和保压压力。通过对显著因子建立二阶响应曲面方程的方式获得精确地工艺参数组合为注射时间4.414 s,保压压力106.27 MPa,制品翘曲变形量减小为0.872 mm,较初始方案降低了 63.3%,完成了高精度翘曲优化目标。本文的研究表明:通过对注塑成型翘曲变形进行理论、材料特性、模具结构、工艺参数等方面进行研究并做出优化,同时结合正交试验以及二阶响应曲面方程进行Moldflow数值模拟,能够有效降低注注塑件翘曲变形量。
【图文】：

位论文逦汽车散热器水箱上箱上盖注塑成型模拟分析逡逑球范围内应用最为广泛的注塑成型模拟分析集成分析、材料数据库优化和翘曲变形优艺参数设定的流程进行优化。逡逑件的翘曲优化分析，本文所应用的Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析模拟、冷却分析模拟以及翘曲分析模型，分别是是残余应变模型和修正的残余较为准确，而未修正的残余应力模型不可的收缩模拟结果进行分析可得到翘曲变形曲分析基本流程逡逑

２４０－２７０邋°Ｃ邋６５－１２０邋°Ｃ邋２１５邋°Ｃ邋０．５邋ＭＰａ逦６００００／ｓ逦１．１１１９ｇ／ｃｍ３逡逑ＰＡ６６的ＰＶＴ曲线如图３－３所示，该图为注塑成型中的参数优化提供参考。逡逑由该材料的ＰＶＴ邋（压力、体积、温度）曲线可以得到：保持压力大小恒定，由逡逑于材料受热膨胀，体积比会随着温度的升高而升高［３４］，当温度增长至２５０邋°Ｃ逡逑？２７５邋°Ｃ时材料的膨胀率呈现出跳跃式增长；同时可看出压力对膨胀的影响也很逡逑大，当温度保持恒定时，压力越大体积比容越小，且温度越高，压力对体积比逡逑容的影响越明显。逡逑１０００．０－１逦▲Ｔ＝２９０［Ｃ］逡逑■邋Ｔ＝２９５［Ｃ］逡逑？逦Ｔ＝３００［Ｃ］逡逑？逦Ｔ＝３０５【Ｃ】逡逑ｌ邋丨逡逑靶邋１００邋—逡逑１０．００邋＂Ｉ邋ｉ邋＇邋ｉ邋ｉ邋１逡逑１．０００逦１０．００逦１００．０逦１０００．０逦１００００．逦１．０００Ｅ＋０５逡逑剪切速宰丨１／ｓｉ逡逑图３－３邋ＰＡ６６的ＰＶＴ曲线逡逑３－３邋Ｔｈｅ邋ＰＶＴ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ＰＡ６６逡逑３．２．３研究对象尺寸公差的选择逡逑该汽车散热器水箱上盖公差尺寸的选择依据《工程塑料模塑塑料件尺寸公逡逑差标准》。该标准经过了三个版本的变更，较早的为ＳＪ邋１３７２－１９７８，，由电子工业逡逑部制定；１９９３年
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.138.2

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本文编号：2599159