基于數(shù)值模擬的角窗制品注射壓縮成型工藝研究.pdf

1、注射壓縮成型是在普通注射成型技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型的塑料成型加工方法。該成型方法因壓縮階段的引入降低了注射壓力和制品的殘余應(yīng)力，特別適用于加工光學(xué)性能要求較高的制品。聚碳酸酯(PC)作為一種常用的透明熱塑性工程塑料，因其具有優(yōu)異的抗沖擊性以及良好的透光率而被廣泛應(yīng)用于航空航天以及汽車、家電等眾多的領(lǐng)域中。采用普通注塑成型聚碳酸酯制品往往容易產(chǎn)生由于殘余應(yīng)力過大導(dǎo)致的制品開裂問題，利用注射壓縮成型技術(shù)可以很好地解決這些問題。在注射

2、壓縮成型過程中，影響制品質(zhì)量性能的因素很多，如產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、材料的結(jié)構(gòu)性能以及工藝參數(shù)的設(shè)置等。其中，工藝參數(shù)的設(shè)置對(duì)制品的質(zhì)量性能的影響較為顯著。如果僅僅通過實(shí)驗(yàn)不斷調(diào)整成型工藝參數(shù)的設(shè)置則需要耗費(fèi)大量的人力物力并且延遲開發(fā)周期，因此借助于數(shù)值模擬計(jì)術(shù)研究工藝參數(shù)對(duì)制品質(zhì)量的影響規(guī)律具有重要的意義，可以為實(shí)際生產(chǎn)提供一定的指導(dǎo)。
　　 本文以聚碳酸酯角窗制品為研究對(duì)象，結(jié)合數(shù)值模擬與試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了注射壓縮成型工藝

3、參數(shù)對(duì)制品質(zhì)量性能的影響，以期為實(shí)際的生產(chǎn)提供指導(dǎo)作用。主要工作內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　 (1)首先，利用CAD軟件對(duì)聚碳酸酯角窗制品進(jìn)行建模，并在moldflow軟件中建立角窗制品的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的有限元模型并對(duì)所建模型進(jìn)行初步分析。以模內(nèi)殘余應(yīng)力、翹曲變形量、體積收縮率結(jié)果為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)比了注射壓縮成型和普通注射成型工藝，結(jié)果表明:采用注射壓縮成型工藝可以獲得翹曲變形量較小，收縮較均勻、殘余應(yīng)力較小的聚碳酸酯角窗制品。

4、>　　 (2)以聚碳酸酯角窗制品脫模后殘余應(yīng)力和翹曲變形總量為質(zhì)量指標(biāo)，采用Taguchi正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了熔體溫度、模具溫度、壓縮距離、延遲時(shí)間等7個(gè)工藝參數(shù)對(duì)兩質(zhì)量指標(biāo)的影響規(guī)律。通過極差分析分別得到兩質(zhì)量指標(biāo)的最佳工藝參數(shù)組合;通過變量分析得到各因素對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的影響度排序。結(jié)果表明:工藝參數(shù)對(duì)兩質(zhì)量指標(biāo)的影響度排序是相同的，但是各工藝參數(shù)對(duì)兩質(zhì)量指標(biāo)的影響程度不同。在所考察的7個(gè)工藝參數(shù)中，熔體溫度、延遲時(shí)間、壓縮距離對(duì)兩質(zhì)

5、量指標(biāo)的影響較為顯著。進(jìn)一步采用單因素試驗(yàn)的方法研究這三個(gè)主要工藝參數(shù)對(duì)兩質(zhì)量指標(biāo)的影響規(guī)律，結(jié)果表明:隨著熔體溫度的升高，延遲時(shí)間的減小以及壓縮距離的減小，澆口位置單元處沿厚度方向上的各層殘余應(yīng)力均逐漸降低;翹曲變形隨著熔體溫度的增加，延遲時(shí)間的延長(zhǎng)和壓縮距離的減小而減少。
　　 (3)在正交試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用部分析因設(shè)計(jì)法研究了主要工藝參數(shù)間的一級(jí)交互作用對(duì)兩質(zhì)量指標(biāo)的影響。結(jié)果表明:影響兩質(zhì)量指標(biāo)的交互作用的排序不同，但是

6、延遲時(shí)間和壓縮距離的一級(jí)交互作用均對(duì)兩質(zhì)量指標(biāo)的影響最大。
　　 (4)采用相同的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)處理方法研究工藝參數(shù)對(duì)于體積相同同曲率不同的平板制品、角窗制品以及等曲率的1/4球殼三制品的殘余應(yīng)力和翹曲變形量的影響規(guī)律。結(jié)果表明:所考察的7個(gè)工藝參數(shù)對(duì)三個(gè)制品的殘余應(yīng)力以及翹曲變形的影響度不同;其中熔體溫度均是影響三制品兩質(zhì)量指標(biāo)的最主要的工藝參數(shù)，并且隨著制品曲率的增加，熔體溫度對(duì)兩質(zhì)量指標(biāo)的影響度也隨之增加;除熔體溫度外