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工艺参数对聚碳酸酯注塑压缩成型制品性能影响的研究

作　者: 乔刚
导　师: 侯珍秀
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 聚碳酸酯注塑压缩成型工艺参数数值模拟力学性能
分类号: TQ320.662
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

聚碳酸酯（Polycarbonate，简称为PC）是一种无毒透明的热塑性工程塑料，由于它具有突出的抗冲击性、良好的透光率、较小的比重等优点，被广泛应用于汽车行业、电子电气、航空航天等领域。对于PC制品的生产，传统的方法采用的是板材热成型、注塑成型等，但这些加工方法存在翘曲变形大、残余应力大等缺点。注塑压缩成型是一种新型的加工方法，利用它能够有效地解决上述问题。在注塑压缩成型中，影响其制品性能的因素很多，如模具结构、材料性能、加工工艺参数等，只通过实验方法不断地试模、修模和工艺调试来获得理想制品，将耗费大量的人力、物力和财力，且开发周期长，因此可借助于数值模拟技术。在众多影响因素中，工艺参数的作用是比较明显的，因此采用数值模拟和实验方法研究工艺参数对聚碳酸酯注塑压缩成型制品性能的影响具有十分重要的意义，可为聚碳酸酯制品的生产提供一定的参考。本文首先利用Moldflow模流分析软件建立了PC板的注塑压缩有限元模型，并以翘曲变形、熔接痕、冷却效果等为评价指标对其浇注系统和冷却系统进行了优选，在此基础上，设计并制作了相应的模具。在相同的工艺条件下对PC板进行了注塑压缩模拟和实验，实验得到的翘曲总变形与模拟得到的翘曲总变形的最大相对偏差为4.62%，故吻合得较好，从而证明了所建立模型的正确性，为进一步的注塑压缩数值模拟研究奠定了基础。采用正交实验法数值模拟研究了模具温度、压缩速度、压缩力等七个工艺参数对注塑压缩PC板翘曲总变形和体积收缩率的影响，通过极差分析确定了各因素的主次关系，得到了最优工艺参数组合，通过方差分析确定了各因素对实验指标影响的显著性。在最优工艺参数组合的基础上，采用单因素法又具体研究了各主要因素对PC板质量的影响规律。以模拟得到的最优工艺参数组合为参考，对PC板进行了不同工艺条件下的注塑压缩实验，并对PC板进行了拉伸实验研究，得到了各工艺参数对其力学性能的影响规律。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 注塑压缩成型工艺  10-13
    1.2.1 注塑压缩成型概念  10
    1.2.2 注塑压缩成型分类  10-12
    1.2.3 注塑压缩成型优点  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-17
    1.3.1 聚碳酸酯国内外研究现状  13-14
    1.3.2 注塑压缩成型技术国内外研究现状  14-16
    1.3.3 注塑压缩成型设备的发展  16-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-18
第2章 PC 板注塑压缩模型的建立与实验验证  18-34
  2.1 引言  18
  2.2 PC 板有限元模型的建立  18-21
    2.2.1 模流分析软件Moldflow 介绍  18-19
    2.2.2 PC 制件形状尺寸及有限元模型  19
    2.2.3 聚碳酸酯材料的选择  19-20
    2.2.4 注塑压缩成型工艺参数初选  20-21
  2.3 浇注系统的设计与优选  21-25
    2.3.1 浇注系统简介  21-22
    2.3.2 PC 板浇注系统创建  22
    2.3.3 PC 板浇注系统优选  22-25
  2.4 冷却系统的设计与优选  25-29
    2.4.1 PC 板冷却系统创建  25-26
    2.4.2 PC 板冷却系统优选  26-29
  2.5 注塑压缩成型模拟与实验验证  29-33
    2.5.1 注塑机  29-30
    2.5.2 模具的设计与制作  30-31
    2.5.3 PC 板塑压成型模拟与实验验证  31-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章基于正交实验的PC 板塑压成型数值模拟研究  34-49
  3.1 引言  34
  3.2 正交试验设计与数值模拟研究  34-44
    3.2.1 正交试验设计简介  34
    3.2.2 PC 板正交试验设计与注塑压缩模拟  34-38
    3.2.3 正交实验结果分析  38-43
    3.2.4 最优工艺参数组合模拟验证  43-44
  3.3 主要工艺参数对PC 板质量的影响  44-47
    3.3.1 模具温度对PC 板翘曲总变形的影响  44-45
    3.3.2 模具温度对PC 板体积收缩率的影响  45-46
    3.3.3 熔体温度对PC 板体积收缩率的影响  46-47
  3.4 本章小结  47-49
第4章注塑压缩PC 板力学性能的研究  49-58
  4.1 引言  49
  4.2 拉伸试件的制备及拉伸实验  49-52
    4.2.1 PC 板注塑压缩实验  49-50
    4.2.2 拉伸试件的制备  50-51
    4.2.3 拉伸实验  51-52
  4.3 实验结果与分析  52-57
    4.3.1 工艺参数对塑压成型试件力学性能的影响  52-56
    4.3.2 注塑压缩试件与注塑试件力学性能的比较  56-57
  4.4 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表的论文  63-65
致谢  65

工艺参数对聚碳酸酯注塑压缩成型制品性能影响的研究

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