二次注射成型数值模拟及其工程应用

发布时间：2020-09-14 08:32

　　 随着塑料工业的发展,塑料制品向多功能、高性能和环境友好方向发展,而传统的塑料加工技术难以适应这种新趋势。因此,二次注射成型作为一种改进的注塑加工方法,符合这种趋势,目前广泛应用于包装、电子、汽车和医疗等领域。本文借助商品化数值模拟软件Moldflow,采用Taguchi DOE技术,对重叠注射成型手机侧键出现的欠充填、翘曲进行工艺参数优化,并提出新的技术优化方案。采用实验与数值模拟相结合的方法,分析了夹芯注射成型过程中剪切力场和温度场等数据的变化规律,并基于能量场建立了夹芯注射成型过程中聚丙烯柱晶生成条件判据,为优化注射成型工艺参数、调控夹芯注射成型制品的结晶形态和性能提供理论支持。本文的主要研究内容及结论如下:(1)借助数值模拟技术,研究了重叠注射成型手机侧键成型过程中工艺参数对欠注/欠充填及翘曲的影响,根据工艺参数变量对制品质量指标的影响度,优化成型工艺参数,解决手机侧键在成型加工过程中出现欠充填及翘曲问题。(2)针对重叠注射成型手机侧键的冷料较多且流程较长的问题,提出新的技术优化方案,采用热流道系统进行优化,并借助数值模拟技术分析其优化后所带来的降低产品应力、减少产品变形及经济方面的优势。(3)结合数值模拟和偏光实验,研究了不同工艺参数下成型过程中剪切力场、速度场、和温度场沿厚度方向的变化,并分析了它们在厚度方向上呈现差异化的原因。此外,将剪切力做功与温度场内能变化的比值作为柱晶生成判据,判据建立考虑了剪切应力、速度、温度、时间的影响,将柱晶判据Jcr单位进行了归一化处理,初步从能量角度建立了柱晶生成条件的判据,根据其区间范围,初步建立一个柱晶生成的普适条件,即柱晶判据Jcr数值区间为[2.08,18.46]。(4)借助数值模拟技术,对比分析了电子烟油杯传统水路与3D金属打印随形水路对制品表面温度、成型周期、翘曲变形量的影响,发现3D金属随形水路相较传统水路制品温度分布更均匀,成型周期缩短46.23%,翘曲变形量减小29.98%,对于制件含有较大的深腔结构,结合3D金属打印技术,冷却管路的设计可以更科学。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TQ320.662
【部分图文】：

内组装”或“模内焊装”成型工艺。逡逑市场上实现重叠注射成型主要有两种方式，采用旋转模具或非旋转模具。本逡逑文采用的是旋转模具，图１．２为带有旋转模具的重叠注塑成型，定模板安装在注逡逑塑机的定模固定板而旋转模具的动模固定板安装在注塑机的动模板上，两个型逡逑腔按照１８０°水平或竖直排列。先注入型腔的熔体经冷却固化后，塑件不被取出，逡逑之后动模固定板旋转１８０°后再进行第二组份的注射ｌ｜５Ｌ逡逑重叠注射成型具有很多优点［１６，１７１：邋１、可以将特性不同的塑料原料复合成型；逡逑２、提高产品的外观设计与手感，集多功能于一体；３、缩短产品的成型周期；４、逡逑减少了产品的二次装配流程，有效降低生产成本。因此，随着企业的发展及消费逡逑者需求的增加，重叠注射成型的应用越来越多，尤其在电子、汽车、包装、化工逡逑及医药等领域＾２Ｇ１，如手机按键，杯子，汽车车灯，医疗器械等。但是，由于重逡逑叠注射成型模具设计与制造相对复杂

＾＊｜｜逡逑１逡逑图１．１夹芯注射成型过程：（ａ）壳层熔体注射过程；（ｂ）壳／芯层熔体同时注射过程；逡逑（ｃ）芯层熔体注射过程逡逑１．１．２重叠注射成型逡逑重叠注射成型，是将两种不同的塑料在两个注塑机料筒中分别进行塑化，从逡逑而依次注射到模具型腔，先注射部分被称为基体材料，后注射部分通常半包覆或逡逑包覆在基体材料上，从而成型出颜色不同或质地不同的塑料制品ｎＮＩ４１，又称“模逡逑内组装”或“模内焊装”成型工艺。逡逑市场上实现重叠注射成型主要有两种方式，采用旋转模具或非旋转模具。本逡逑文采用的是旋转模具，图１．２为带有旋转模具的重叠注塑成型，定模板安装在注逡逑塑机的定模固定板而旋转模具的动模固定板安装在注塑机的动模板上，两个型逡逑腔按照１８０°水平或竖直排列。先注入型腔的熔体经冷却固化后，塑件不被取出，逡逑之后动模固定板旋转１８０°后再进行第二组份的注射ｌ｜５Ｌ逡逑重叠注射成型具有很多优点［１６

注射成型工艺参数优化及如何提高产品性能一直是人们关注的问题。长期逡逑以来，工艺参数的设置都是凭借以往经验或通过反复试模获得。数值模拟分析虽逡逑然可以一定程度上对注射成型过程进行模拟，但目前应用非常局限，很难直接给逡逑出一个最优成型工艺参数。因此，建立合适的工艺模型，优化注射成型过程对制逡逑品质量具有重要意义。本文主要研究内容如下：逡逑１、以一工程实例，手机按键为研究对象。借助Ｔａｇｕｃｈｉ邋ＤＯＥ技术，研究工逡逑艺参数对重叠注射成型手机侧键欠充填的影响因素，根据成型加工过程中工艺逡逑参数变量对手机侧键欠充填质量指标的影响度，对其手机侧键成型工艺参数进逡逑行优化，解决手机侧键在成型加工过程中出现欠充填的问题。逡逑２、基于手机侧键欠注／欠充填的问题得以优化的情况下，进一步借助Ｔａｇｕｃｈｉ逡逑ＤＯＥ技术对手机侧键翘曲变形的影响因素进行分析，并对手机侧键的翘曲变形逡逑量进行优化。将其与实际生产的手机侧键翘曲变形量进行比较，预测手机侧键制逡逑品数值模拟的成型尺寸（翘曲变形）的准确性。逡逑３、基于手机侧键制品欠充填及翘曲变形量均得到优化的情况下，提出新的逡逑技术优化方案，借助热流道系统对二次成型手机侧键加工进行，并借助Ｍｏｌｄｆｌｏｗ逡逑

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本文编号：2817949