基于壁面滑移的薄壁注塑流动三维数值模拟

基于壁面滑移速度模型,且考虑黏度的压力依赖性,运用三维有限元数值模拟技术,对薄壁注塑流动过程进行数值模拟,研究壁面滑移对厚度方向熔体速度分布、注射时间、注射压力和锁模力的影响。结果表明,壁面滑移对薄壁注塑流动过程具有重要的影响。通过模拟结果与实验结果进行对比,以验证数值模拟结果的可靠性。结果还表明,只有同时考虑壁面滑移效应和黏度的压力依赖性,才能更准确地描述薄壁注塑流动过程。     

二次注射成型工艺参数对PMMA-PC复合平板翘曲的影响

研究了基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)两种材料的二次注射成型中不同工艺参数,包括保压压力、保压时间、熔体温度、模具温度及注射速率等对PMMA-PC复合平板制件翘曲量的影响。结果表明:随保压压力的增大,翘曲量呈现先减小后增大趋势;保压时间的延长则有利于减少复合平板的翘曲量,增加熔体温度和注射速率会增大复合平板的翘曲量。模具温度的升高会使复合平板的翘曲变形方向朝PMMA侧逐渐增大,模内不对称冷却引起复合平板内部的残余热应力成为翘曲量增大的主要原因,当模具温度为90℃时,复合平板基本无翘曲。所研究的工艺参数中,模具温度和保压时间对复合平板的翘曲影响最为显著。     

工艺参数对短玻璃纤维增强PP复合材料注射压力和翘曲变形的影响

采用Moldflow对聚丙烯及其短玻璃纤维增强复合材料的注塑成型过程进行3D模拟分析,基于Taguchi试验设计方法(DOE),采用L16(45)正交矩阵进行试验设计,研究工艺参数对注射压力和翘曲变形的影响。结果表明,纤维含量对注射压力和翘曲变形影响作用较为显著,且存在最佳值;模具温度、熔体温度、保压时间和保压压力对注射压力的影响为单调的线性关系,但其对翘曲变形的影响较复杂。     

基于正交试验与BP神经网络-遗传算法的空气净化器外壳注塑工艺参数优化

目的 以某空气净化器外壳为研究对象,进行注塑工艺参数优化,从而提高塑料制品的成型质量。方法 设置4个影响塑料制品成型质量的因素：熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间,以最大翘曲值作为衡量塑料制品成型质量的指标,通过Moldflow模流分析软件,基于正交试验及极差分析探究各因素的影响主次顺序;使用BP神经网络表征工艺参数与翘曲变形的非线性映射关系;采用遗传算法寻优获得最佳注塑工艺参数组合与翘曲变形量,并将所得参数组合用于实际生产指导。结果 经极差分析,保压压力对塑料制品质量的影响最为显著,其次分别为模具温度、保压时间、熔体温度。经BP神经网络预测与遗传算法寻优,发现当熔体温度为229.5℃、模具温度为77.9℃、保压压力为84.4 MPa、保压时间为6.5 s时,可以使注塑件达到最优质量,预测的最小翘曲值为2.94 mm,此工艺参数组合下的仿真计算翘曲值为2.91 mm,二者吻合程度较高。将优化后的工艺参数组合用于实际生产指导,获得了质量良好的注塑产品。结论 所提出的方法对产品注塑的成型及优化有良好的工程应用价值。     

聚合物微流控芯片的注射成型

针对注塑成型微流控芯片过程中出现翘曲变形和微通道复制精度不高等缺陷,采用正交分析法,仿真优化了芯片厚度方向上的翘曲变形;基于翘曲优化结果,实验研究了微注射成型微流控芯片过程中模具温度、熔体温度和注射速度对微通道变形的影响。结果表明,保压时间和保压压力对微流控芯片的翘曲变形影响最大,而模具温度对微通道变形影响最为显著。采用优化的工艺参数,所成型的芯片微通道具有较高的复制度,无明显翘曲变形,可满足使用要求。     

模具温度对高光注射成型制品表面沉降的影响

以自主设计的车载高光蓝牙外壳为例,对模具温度对高光注射成型制品表面沉降影响规律,相同及不同模温条件下其他成型参数对制品表面沉降影响规律进行成型模拟研究。结果表明:高光成型制品沉降指数明显小于普通成型,且随模具温度的升高呈准线性减小趋势;模具温度设定情况下,保压压力对制品沉降指数影响最大,熔体温度、注射压力和保压时间影响效应相当,冷却时间几乎不具影响;随着模具温度的逐步升高,制品沉降指数随熔体温度的升高、注射压力增大呈减小趋势,随着其他参数的变化则呈波动变化趋势,且均在塑料热变形温度附近达极限值。     

基于CAE耦合分析的注塑件熔接痕性能优化

采用Moldflow对注塑件的熔接痕进行CAE模拟,将Moldflow模拟注射成形后的结果数据导入到Algor中对制件做特征值屈曲分析,并将屈曲载荷因子作为注塑件熔接痕性能的评价指标。通过正交试验,分析了熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间对制件屈曲载荷因子的影响。结果表明：熔体温度对熔接痕力学性能的影响最为显著,保压时间和模具温度次之,保压压力的影响最小。     

汽车饰盖CAE分析及成型工艺优化

针对汽车饰盖塑件不仅外观要求高,而且内置众多细小筋板等复杂结构导致缩痕、翘曲变形等注塑缺陷难以控制,造成产品模具结构与成型工艺设计困难,提出了一套含复杂筋板注塑件的成型工艺参数优化方法。基于CAD/CAE技术,通过模拟分析筋板壁厚对成型质量的影响,获知筋板厚度对产品翘曲变形量影响显著,但并不呈正相关,较大的筋板厚度导致产品缩痕明显,当筋板厚度为1mm时产品缩痕达到最小值(0.02mm)。运用综合平衡法对成型参数进行优化,使产品最大翘曲变形量下降约25%,再利用斐波那契法进行分段保压优化,通过8次迭代演算后符合收敛条件,获取了理想的保压参数,最大变形量继续下降约37%,最终产品翘曲变形量满足技术要求。生产实践证明该方法简单实用,不仅解决了筋板成型缩痕及翘曲变形难以控制的问题,而且缩短了产品研发周期和节约了成本,为类似产品成型设计提供参考。     

工艺参数对高光注射成型制品复制率的影响

以自主开发的车载高光蓝牙外壳模具和温控辅助装置为基础,研究了工艺因素对高光注射成型制品复制率的影响。结果表明,高光成型制品复制率随着模具温度的升高而准线性增大;模温设定条件下,保压压力对制件复制率的影响最大,其次是保压时间,冷却时间影响最小,熔体温度和注射压力的影响以塑料热变形温度为分界点,当模温低于该温度时注射压力的影响较大,反之则相反;随着模温逐步升高,熔体温度和注射压力对制品复制率影响小幅度增大,保压压力、保压时间和冷却时间的影响呈倒"V"型小幅度波动,且均在塑料热变形温度附近达极小值。     

注射工艺参数对PC/ABS材料制品收缩与翘曲的影响

将计算机模拟注射成型过程和实验优化设计相结合,提供了一套经济有效便捷的方法对各工艺参数进行定量的统计分析。选用L27(3^13)正交表设计实验,通过研究注射速率来判断流动引起的收缩;计算模具温度、熔体温度、保压压力与保压时间来确定热诱导的收缩;研究浇口尺寸来判断剪切热对PC／ABS塑料制品收缩的影响程度。以洗衣机上盖为例,以Taguchi实验方法为设计准则安排CAE分析,在制品关键部位采集收缩翘曲量,通过对因素与水平进行的方差分析和直观分析,最后得出熔体温度和保压压力对PC／ABS塑料制件的收缩翘曲影响最大。     

长纤维增强聚合物注塑件翘曲变形数值模拟

基于长纤维增强聚合物注塑件的纤维分布,运用Mori-Tanaka复合材料性能均质化理论模型,采用耦合有限元方法,分别建立了长纤维增强聚合物材料的弹性、弹塑性本构关系,研究了材料本构对翘曲变形模拟结果的影响程度,分析了主要纤维参数对翘曲变形的影响规律.结果表明,基于弹性、弹塑性材料本构的翘曲变形形状均为"穹顶"结构,但弹塑性本构的翘曲变形更大;翘曲变形随初始纤维长度、初始纤维长径比及纤维含量的增加而减小.     

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。     

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。     

工艺因素对RHCM成型制品收缩的宏观影响

开发了车载高光蓝牙快速热响应实验模具和动态模温控制系统,基于单因子实验和Taguchi理论,以无定形ABS塑料为实验材料,研究了模具温度对高光注塑成型(Rapid Heat Cycle Molding,RHCM)制品收缩的影响规律。结果表明:适当升高模具温度可以有效降低制品收缩,最佳模温应控制在塑料热变形温度附近;在高模温作用下,熔体温度(低于210℃)和注射压力(低于100 MPa)较低时,制品收缩性态较为复杂,当二者高于该临界值之后则趋于稳定减小或大体不变状态;保压压力、保压时间和冷却时间的影响呈"V"型小幅波动,且均在塑料热变形温度附近达极小值;模温设定条件下,保压压力对制品收缩影响最大,其次是保压时间,冷却时间影响最小,熔体温度和注射压力的影响效应相当.     

基于DOE和RSM的轴流风扇叶片成型精度分析与优化

轴流风扇通常采用注塑工艺制造,其翘曲变形缺陷影响精度,导致风扇的叶珊结构变化,进而影响动力、噪声、动平衡等方面性能。以一种平直翼型轴流风扇为研究目标,采用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)材料为注塑原料,对扇叶的注塑成型过程进行模拟仿真,利用田口实验(DOE)分析工艺参数对翘曲变形的影响,确定了各工艺参数对扇叶结构的影响权重,得出模具表面温度、熔体温度、注射时间、保压压力为主要影响因素;另外,采用响应曲面法(RSM)实验设计确定最佳工艺组合,将最大Z方向翘曲量从0.197 0 mm降低到0.108 1 mm,平均Z方向翘曲量从0.104 0 mm降低到0.035 9 mm,分别优化了0.088 9 mm和0.068 1 mm。     

超临界CO2发泡工艺对聚乳酸微孔纳米复合材料泡孔结构的影响

利用超临界CO_2作为物理发泡剂,采用高压釜间歇发泡法,制备了聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯/氧化锌(PLA/PBS/ZnO)微孔纳米复合材料,研究了超临界CO_2微孔发泡过程中,发泡温度、保压压力和释压速率对PLA/PBS/ZnO微孔纳米复合材料泡孔结构的影响。结果表明:发泡温度对微孔纳米复合材料泡孔结构的影响显著且与纳米复合材料熔体强度密切相关,温度相对过高或过低,都会引起聚合物熔体强度和表面张力的变化而导致无法得到均匀密集的泡孔,当体系的发泡温度为90℃时,复合材料的泡孔平均直径最小,泡孔密度最大,泡孔尺寸分布最集中;保压压力对泡孔结构的影响体现在超临界CO_2的溶解度和发泡体系的黏度上,保压压力较低时得到的泡孔平均尺寸较大且分布不均匀,当保压压力为16 MPa时,复合材料的泡孔平均直径最小,泡孔密度最大,泡孔尺寸分布最集中;释压速率决定着发泡初始阶段的成核效率,随着释压速率的升高,复合材料的泡孔平均直径减小,泡孔密度显著增大,泡孔数量增多且尺寸分布更集中。     

微结构塑件注射成型试验研究与缺陷分析

以具有微结构的塑件——微流控芯片为研究对象,利用单因素试验方法研究注射工艺参数对微结构复制不完全和表面缩痕这两种主要成型缺陷的影响并加以分析。结果表明,注射速度和模具温度是影响微结构复制不完全的主要因素,注射压力起次要作用,保压压力影响不明显;影响芯片表面缩痕的主要因素是模具温度和保压压力;保压时间对微结构填充度的影响很小,但却是芯片整体翘曲变形的主要原因。     

膨胀石墨对水面浮油的吸附性能

以硫酸为插层剂、过氧化氢为氧化剂,用化学法制备了膨胀石墨,分析了膨胀石墨对水面原油的吸附过程,测试了膨胀石墨对水面原油和齿轮油的最大吸附量。结果表明:膨胀石墨对水面原油和齿轮油的最大吸附量均与油的黏度和温度有关,最大吸附量随温度的升高而升高,随黏度的升高而降低。     

考虑壁面滑移的磁流变胶泥缓冲器设计理论与落锤冲击试验

为提高汽车碰撞磁流变缓冲器力学模型的准确性,实现冲击作用下磁流变缓冲器动态特性的高精度预测,基于Herschel-Bulkley模型,同时考虑表观滑移和壁面滑移,建立了缓冲器理论力学模型。通过分析表观滑移和壁面滑移对缓冲器阻尼通道内部压力梯度的影响,结果表明,载液黏度较低时,受表观滑移影响,阻尼通道内部压力梯度有所降低,且在低速下影响更加显著;随着载液黏度的增加,在表观滑移作用下压力梯度有所增加,但对总体影响不大;壁面滑移使通道内部压力梯度明显降低,且随着滑移系数的增加,压力梯度变化更为显著;不同电流、冲击速度下的缓冲器落锤冲击试验表明,理论模型能够较好地预测、表征磁流变缓冲器的力学特性;磁流变胶泥在通道内流动主要受壁面滑移的影响,未出现明显的表观滑移。     

基于多域正交空间协同演进的薄壁注塑件翘曲优化研究

目的 鉴于细长、异形、薄壁注塑件成型机理复杂,且容易产生翘曲变形,以及传统工艺优化方法存在局限性的问题,以某轿车薄壁件为研究对象,优化注射成型工艺,以实现降低翘曲变形,提高效率的目的。方法 首先,对压力、温度因素及多重效应造成细长、异形、薄壁注塑件翘曲变形的机理进行分析。然后,在正交试验设计的基础上,应用Moldflow软件模拟仿真获取数据,并进行方差分析,获得各工艺参数的显著性。为了进一步优化工艺参数,打破传统优化方法存在的局限,提出一种多域正交空间协同演进（MDOSE）的集成优化方法。最后,基于该方法优化某轿车薄壁件的翘曲变形,并将其应用于实际生产制造。结果 与初始试验方案相比,优化后制件z方向上的翘曲从1.022 mm降低到了0.085 7 mm,减小了91.6%,证实了MDOSE优化方法的有效性和实用性。结论 优化结果表明,MDOSE优化方法一定程度上解决了薄壁件的翘曲优化问题,改善了传统工艺优化方法的局限。机理分析和工艺方法为往后的薄壁注塑件的实际生产提供了一定的理论支撑。