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冰箱压缩机罩注塑成型流动平衡分析及模具技术研究

作　者: 陈建荣
导　师: 张如华；蒋兴宏
学　校: 南昌大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 模具CAE 翘曲变形工艺参数正交试验工艺优化
分类号: TQ320.662
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

当前,塑料工业快速发展,塑料制品应用的范围越来越广,工业产品及日常用品塑料化程度越来越高。但注塑成型时常出现一系列的质量问题,比如产生熔接痕、填充不足、翘曲变形和尺寸误差等缺陷。特别是对于大型薄壁注塑件,如何预防塑胶制品翘曲是经常困扰工程师的一个难题。如果单凭经验来设计注塑模具,往往不能得到最优化的设计方案,揣测猜想成分增加,设计是否合理则要通过实际试模来验证。这将导致试模不合格后反复修模,有时还得不到最优化设计方案。本文首先简要概述了大型精密注射模具设计与制造技术,在聚合物流变学理论的基础上,进而分析翘曲变形的产生机理及影响的主要因素。在此基础上,以某品牌大型薄壁冰箱压缩机罩塑件为研究对象,运用注塑模具CAE软件Moldflow对塑料熔体在模具型腔中的保压、填充、锁模力、模腔残余应力、熔接痕及翘曲变形等各个阶段进行了模拟分析,通过对不同浇注系统模拟的对比分析,得出浇注系统的优化设计方案。针对冰箱压缩机罩在试模过程中出现的翘曲变形问题,运用正交设计法设计了一个L18的正交试验,研究注塑成型工艺参数(熔料温度、模具温度、保压压力、注射时间、保压时间、冷却时间)及其交互作用对翘曲变形的影响度,得到翘曲变形最小的工艺参数组合。然后用得出的最优注塑成型工艺参数组合,通过CAE模拟试验及生产实验验证了最优注塑成型工艺参数组合能明显减小翘曲变形。模具的成型工艺以及整体模具结构确定后,通过Pro/E的建模模块、模具设计模块及工程图模块对模具进行三维设计。最终实现了冰箱压缩机罩模具的整体三维设计,并完成模具装配图及各零件的工程图的转换。通过将CAD/CAE技术引入注塑模具设计特别是大型薄壁注塑模具设计中,能够大大提升塑胶制品的质量,提高生产效率。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-19
  1.1 冰箱压缩机罩  10
  1.2 大型精密注射模  10-12
  1.3 CAD/CAE/CAM技术在塑料注射模上的应用  12-13
  1.4 模流分析在大型精密注塑模的应用  13
  1.5 大型精密注射模设计和制造过程中应注意的问题  13-14
  1.6 注塑制品翘曲变形国内外研究现状  14-17
  1.7 本课题的主要目的和意义  17
  1.8 本课题研究的主要内容及创新点  17-19
第2章塑料成型流变学基础  19-28
  2.1 塑料熔体的注射成型原理  19
  2.2 聚合物的流变学性质  19-23
    2.2.1 牛顿流动  19-21
    2.2.2 非牛顿流动  21-23
  2.3 聚合物熔体在成型时的流动  23-25
    2.3.1 圆形截面导管内的流动  23-24
    2.3.2 狭缝形导管内的流动  24-25
  2.4 基本方程  25-28
    2.4.1 连续性方程  25
    2.4.2 运动方程  25-26
    2.4.3 能量方程  26
    2.4.4 本构方程  26-28
第3章翘曲变形产生机理及影响因素  28-34
  3.1 翘曲的产生机理  28-30
    3.1.1 产生收缩的因素  28-30
    3.1.2 残留应力与收缩翘曲  30
  3.2 翘曲的影响因素  30-33
    3.2.1 模具结构对翘曲变形的影响  30-31
    3.2.2 塑料的选择  31-32
    3.2.3 塑件的结构  32
    3.2.4 注塑成型工艺参数  32-33
  3.3 本章总结  33-34
第4章基于MOLDFLOW冰箱压缩机罩注塑模的CAE分析  34-56
  4.1 引言  34
  4.2 注塑成型过程CAE基本原理与方法  34-36
  4.3 模具CAE分析的必要性  36
  4.4 冰箱压缩机罩模流分析有限元模型的前处理  36-40
    4.4.1 冰箱压缩机罩塑件3D模型及有限元模型的建立  36-37
    4.4.2 模型的导入  37
    4.4.3 有限元网格划分及修补  37-38
    4.4.4 塑料材质的设定  38-39
    4.4.5 工艺参数设置  39-40
  4.5 冰箱压缩机罩模具浇口设置与流动平衡分析  40-49
    4.5.1 创建浇注系统  40-41
    4.5.2 创建冷却系统  41-42
    4.5.3 冰箱压缩机罩填充模拟结果及分析  42-48
    4.5.4 小结  48-49
  4.6 6点进浇WARP翘曲问题的模拟与分析  49-50
  4.7 数值模拟正交试验工艺优化研究  50-52
    4.7.1 正交试验设计  50-51
    4.7.2 冰箱压缩机罩翘曲变形正交试验结果及分析  51-52
  4.8 对优化工艺参数组合的试验验证  52-55
    4.8.1 仿真验证  52-53
    4.8.2 生产试验验证  53-55
  4.9 本章总结  55-56
第5章基于PRO/E的冰箱压缩机罩模具CAD设计  56-74
  5.1 基于PRO/E的注塑模具设计一般流程  56
  5.2 冰箱压缩机罩注塑模具CAD设计  56-69
    5.2.1 冰箱压缩机罩制件设计要求  56-59
    5.2.2 冰箱压缩机罩制件分析  59
    5.2.3 注塑机的选择  59-60
    5.2.4 分型面的设计  60
    5.2.5 模具型腔和型芯的设计  60-61
    5.2.6 浇注系统设计  61-63
    5.2.7 侧向分型抽芯机构以及滑块的设计  63-65
    5.2.8 自动脱螺纹机构的设计  65-66
    5.2.9 冷却系统的设计  66-68
    5.2.10 推出机构的设计  68-69
  5.3 模具的整体结构以及动作原理  69-73
  5.4 本章小结  73-74
第6章结论与展望  74-76
  6.1 总结  74-75
  6.2 展望  75-76
致谢  76-77
参考文献  77-79

冰箱压缩机罩注塑成型流动平衡分析及模具技术研究

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