非球面玻璃透镜模压成型的有限元应力分析

针对玻璃镜片模压成型过程中无法获得精确的内部残余应力数据,本文提出使用有限元方法分析内应力变化历程及预测残余应力分布.该方法根据高温下玻璃性质近似于粘弹性材料,将五单元广义Maxwell 模型的蠕变响应并入有限元计算.采用高级非线性有限元程序MSC.Marc,分别对圆柱玻璃单轴压缩和非球面透镜模压成型进行了仿真,获得了玻璃镜片成型后的残余应力分布情况.在此基础上,文章重点分析了温度和模压速度对合模后镜片内部残余应力分布的影响.实验结果表明,最大应力出现在镜片的边缘区域;较低的温度和较高的模压速度都会增大最大残余应力值.     

水轮机叶片模压成型工艺的热力耦合有限元模拟

采用热力耦合三维钢塑性有限元方法,对水轮机叶片模压成型工艺进行了模拟研究,得到了成型过程中工件上的温度分布,应力分布及贴模情况,并与实际情况进行了对照,为进一步掌握水轮机叶片模压成型机理,制订合理的工艺参数提供了理论依据。     

有限元仿真在压电陶瓷粉末模压成型中的应用

介绍了压电陶瓷粉末模压成型的研究现状,以及粉末材料有限元仿真所用的Drucker-Prager-Cap连续模型和屈服准则。基于有限元仿真法,论述了模压过程中摩擦行为、加载行为等工艺参数对成型坯体内部密度、应力分布的影响,并介绍了有限元法在模压改进工艺中的研究进展。     

25MN电极压机压制过程模拟及模具的结构优化

目的 针对25MN电极压机压制自耗电极过程中模具发生断裂失效这一问题,利用数值模拟的方法分析模具产生断裂失效的原因,并对模具结构进行改进。方法 首先建立了压机模具的三维模型,利用有限元分析软件Deform-3D对自耗电极的压制过程进行了数值模拟。其次通过对压制出的电极块密度、电极块表面等效应力以及电极块表面温度等进行综合分析,找到模具结构的薄弱位置,并对其进行了结构优化改进。最后利用有限元分析软件ANSYS Workbench及Deform-3D对改进前后的模具分别进行了约束模态对比分析及自耗电极压制过程的对比分析。结果 在工作过程中,电极压机的顶模比底模更易产生断裂失效,其薄弱位置分布在左右两侧的尖角部位。优化后顶模的各阶模态变形量均小于优化前的各阶模态变形量;优化后的顶模压制出的电极块相对密度更大,由原来的0.89增大为1,电极块的致密性更好;电极块表面温度降低,顶模发生塑性变形的概率减小;顶模尖角内侧受电极块的反作用力减小,发生断裂失效的风险降低。结论 上述研究结果验证了本文对顶模结构优化的合理性,并为电极压机模具的结构优化提供了一定的理论参考。     

基于广义Maxwell模型的非球面光学镜片成型模拟

介绍了玻璃材料模压过程及其存在的问题,针对玻璃模压仿真过程中所表现粘弹性力学特性,提出了采用广义Maxwell模型来模拟,分析了模压过程中的热传递形式及其模型.采用MSC.MARC软件对玻璃L-BAL42圆柱模压实验进行仿真,结果表明,广义Maxwell模型能够较好地模拟实际模压中的粘弹性力学特性,在600℃时利用此模型得到的松弛曲线与理论上的松弛曲线十分吻合.通过对非球面光学镜片的模压成型过程进行模拟,发现玻璃的最大应力出现在与上下模接触处的侧边,随着温度的降低,最大应力变大、模压力逐渐升高,在上下模闭合时,模压力快速上升,通过分析得到了透镜边缘处最易破碎失效的结论,实际透镜模压结果证实了结论.最后对非球面的形状偏差进行了预测,表明随着中心距离的增加,偏差变大,偏差最大值超过了5μm.研究的结果对玻璃模压建模及非球面透镜的实际加工具有一定的指导意义.     

微齿轮注塑成型正交优化及数值模拟

介绍了采用高聚物成型微齿轮的主要成型方法--微注射成型.比较了不同种类的注射原料ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)的成型工艺,并就影响微注射成型中影响微制件质量的主要工艺过程:充模压力、熔体温度、模具温度和充填时间等进行数值模拟研究,采用正交优化方法对成型方案进行优化,获得优化的成型参数.为微齿轮成型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等等提供理论依据.通过对微齿轮成型过程的数值模拟优化,得到微注射成型的模具温度升高、注射压力增大、注射温度升高都会缩短充模时间;结果显示,聚合物材料对微注塑齿轮的适用性依次为:ABS＞PP＞PC.     

可拆装的齿形、异径齿形桩模具研究

本文主要针对小齿轮件的花键和齿轮成形问题,以及直齿轮模具成型问题做出了工艺分析,并选取了3种不同的固定凹模柱塞模式和固定凹模约束分流模式等模具方案进行了分析,主要分析了在这几种不同的模具方案设计下,直齿轮模具成型效果以及物理性能,得出最佳的模具方案。     

热压罐成型工艺所用框架式模具的变形分析

模具在使用过程中的变形会影响到复合材料制件的固化变形,为了控制复合材料制件的成型质量,就要了解框架式模具在热压罐固化成型工艺过程中的变形情况。建立了模具变形的数值模拟预报方法,将计算结果与实际模具测量结果进行对比,本文中所提供的有限元分析计算模型可对实际情况进行较为精确的模拟。考察了平板型框架式模具在整个固化工艺过程中的变形情况,数值计算结果表明：型面翘曲变形量与模具温度的分布有关,而与模具温度的大小无关;模具翘曲变形量的峰值出现在降温阶段的中间时刻,且该变形量能够保持一段时间;最大变形时刻整个模具型面与进入热压罐前相比中心位置的变形最大,周边位置的变形最小。     

船形高频腔壳体成型工艺研究

大功率质子束加速器广泛应用在基础物理、核工业、家庭安全等领域，其中大功率波导型射频腔极为重要。船形射频腔具有最高的空载Q值和分流阻抗，是GeV质子束加速器的良好选择。船形铜射频腔体的制造，主要难点在于腔体复杂轮廓壳体的成型，为此，本文对其进行了详细的成型工艺研究。通过PAM-STAMP 2G仿真分析软件对高频腔壳体进行了模压成型数值模拟，分别分析了椭圆弧成型过程中壳体的减薄量、残余应力以及成形回弹，为实际模压成型提供了理论依据。根据模拟结果设计的高频腔椭圆壳体成型模具能够成功实现椭圆弧的实际模压成型。     

相控阵天线碳纤维反射板加工工艺研究

该文针对大尺寸、薄壁、高强度的某结构功能一体化相控阵天线反射板进行工艺研究。从模具设计、材料选型、工艺路线、成型参数等方面对影响反射板力学性能以及成型精度的工艺因素进行分析、试制与验证,在选出的模具结构下,通过调节预浸料的层铺数量与模具间的合模压力,摸索出了满足设计要求的相控阵天线反射板,为大尺寸、薄壁的高性能碳纤维反射板的加工应用提供了依据。     

FRACTURE TYPES AND THICKNESS DISTRIBUTION IN SUPERPLASTIC SHEETS FORMED WITH PLASTIC INJECTION MOLDING

This paper investigated the fracture types and thickness ratio distribution in superplastic Zn-22% Al sheets formed during a hybrid process combining superplastic forming with plastic injection molding. Three types of sheet fractures (edge crack, central crack, and combined crack) were observed. The effects of using this approach on sheet molding and fracture window for various parameters, including melt temperature, injection pressure, and mold temperature, were investigated. They are presented and discussed as they relate to molding area and various fracture types. Central cracks occurred when superplastic sheets were formed by injection molding at higher melt temperature, whereas edge cracks occurred at higher injection pressure. When melt flow was parallel to the sheet rolling direction, areas of edge crack were enlarged. The sheet thickness ratio distribution was obtained for various injection parameters and rib depths. Observation of sheet thickness distribution for variation parameters, and the tendency for fracture can be generalized.     

新型酚醛SMC增稠剂及增稠机理的研究

本文通过粘度实验,研究了酚醛片状模塑料(P-SMC)的新型增稠剂.结果发现,B₂O₃和ZnO混合体系是较好的酚醛树脂增稠剂;当在100份树脂中加入4份B₂O₃和1份ZnO时,可达到理想的增稠效果.文中还通过红外光谱探讨了B₂O₃和ZnO对酚醛片状模塑料的增稠机理,分析表明B₂O₃对树脂有较好的增稠作用,ZnO可延缓B₂O₃对树脂的增稠,使增稠时间调节到较为理想的程度.     

注塑成型计算机模拟

塑料制品的几何形状各异，模腔内的流动复杂，导致价格昂贵的模具开发费用。通过流变学方法对充模过程进行定量模拟，可以为模具统计与注塑工艺优化提供定量依据。对注塑成型有关的数学模型作了讨论，给出了充模，保压和冷却３个阶段的数学模型，讨论了流道流动和三维薄壁模腔流动，还对反应注射成型计算机模拟作了讨论。     

注塑成型冷却过程的数值模拟

采用循环平均假设，忽略模壁温度的周期变化，将模具的传热简化为三维稳态热传导总是，考虑到注射模的结构特点（型腔为狭缝面，冷却孔细长），推导出求解其温度场的边界积分方程；注塑件的传热简化为一维瞬态热传导，给出确定其冷却时间及表面循环平均热流的方法；通过模具及塑件传热的耦合迭代分析，使模具－塑料件界面的温度和热流满足相容条件，最终确定模具型腔的温度分布及塑件的冷却时间。最后通过一个例子说明数值模拟在冷却系统设计中的应用。     

粉末浸渍长玻璃纤维增强聚丙烯的压缩模塑

采用粉末浸渍的方法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸料,经切割获得长纤维增强聚丙烯粒子,采用单螺杆挤出机挤出形成模塑料,探索了模塑料的压缩模塑成型工艺,研究了成型后材料的力学性能及其影响因素。结果表明:粉末浸渍的长纤维增强聚丙烯经压缩模塑后可获得力学性能优良的制品;随着预浸料切割长度的增大、纤维含量的增加,材料的力学性能提高;在基体聚丙烯中添加接枝极性基团的功能化聚丙烯,可改善体系的界面结合,提高材料的力学性能,但功能化聚丙烯的含量超过一定值后,材料的冲击强度有所下降;适当提高模具温度、模塑料温度及成型压力,可以提高材料的力学性能。     

低压片状模塑料的传热性能

利用MATLAB软件对低压片状模塑料(LPMC)平板模具进行了热传导分析和热优化设计。并对常规加热模具和经热优化设计后的模具压制的平板件的弯曲性能进行了对比,同时还对试样断裂面进行了扫描电镜分析。结果表明,LPMC的热传导性能与传统SMC不同,其中有结晶树脂吸热产生相转变的过程。优化模具中的加热管分布后,片材在固化过程中模具表面温度分布比较均匀,温度差在3℃以内。经过热优化设计的模具压制的试样中心和角处的弯曲强度比较接近,能达到170 MPa左右。中心和角处试样弯曲断裂面纤维分布均匀、含量高,与树脂粘接良好。     

注射压缩成型与常规注射成型的模腔压力对比分析

在自主开发的注射压缩模具上安装模腔压力传感器,从工艺角度出发,对常规注射成型和注射压缩成型的模腔压力进行了工艺相关性的对比与分析。结果表明,注射压缩可有效降低注射压力和模腔压力,使模腔压力场更加均匀。常规注射成型中模腔压力受模具温度的影响最大,其次为熔体温度、保压时间和保压压力,而注射压缩成型中压缩速率对模腔压力的影响最大,其次为熔体温度和模具温度,压缩行程最弱。低残余应力与低翘曲变形进一步验证了注射压缩的技术优势和压力场特征,表明了模腔压力具有重要的工艺性能指导作用。     

PP/GMT制品模内冷却与结晶过程模拟

采用有限元方法,对PP/GMT制品压缩模塑的冷却与结晶过程进行数值模拟,采用非等温结晶模型,计算出不同条件下制品中树脂的结晶度和制品内部温度分布,并与实验结果进行了对比,为压缩模塑中保压冷却时间的确定提供了理论依据。     

填料堆积密度对SMC工艺及性能的影响

根据填料球-球双峰堆砌理论,通过激光粒度分析仪测定了几种不同比例填料复合后的粒径分布,使用连续级分法计算复合后填料的空隙率,得到了可实现密堆砌填料的类型和复合比例;通过测试树脂糊黏度、片状模塑料(SMC)试样的力学性能以及模压产品的表面波纹,研究了密堆砌填料对SMC生产的工艺性、力学性能以及模压产品表面质量的影响。结果表明,使用密堆砌的填料可实现树脂糊在初始黏度相同的情况下多加入填料30份,同时,SMC的冲击性能有明显的提高,且产品的表面质量得到了显著的改善。     

汽车复合材料的进展

本文详细论述了纤维增强塑料、高聚物共混合金、片状模塑料等复合材料的应用及其发展。同时对汽车用复合材料零部件,如发动机元件、车身部件、保险杠以及门饰条等作了介绍。并对国内汽车复合材料的发展作了评价。