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注射压缩精密成型原理研究

作　者: 许菲
导　师: 王克俭；张文栓
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 注射压缩成型 CAE 残余应力超声检测 P-V-T 聚合物
分类号: TQ320.662
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

注射压缩成型(Injection Compression Molding／ICM)是将注射机料筒中的熔融树脂通过螺杆的挤压注射到不完全闭合的模具型腔中,在树脂冷却固化前,通过对模具施加额外的力进行二次合模,使模具完全闭合,从而对型腔中的树脂进行压缩,使其进一步密实,进而改善制品性能的一种注射成型方法。该方法能有效提高塑料制品的成型精度、工作稳定性,降低制品残余应力,是成型精密塑料制品的有效方法。然而,目前在国内对注射压缩成型工艺及其原理的研究并不多。本文在深入研究注射压缩精密成型基本原理及前人研究成果的基础上,重点讨论了注射压缩成型工艺参数设定对制品残余应力、熔接线等性能的影响,并考虑到聚合物P-V-T状态在实际生产中的重要性,通过超声检测的方法实现了对加工过程中聚合物P-V-T状态的在线检测。论文的主要工作包括：(1)研究注射压缩成型的基本工艺流程,对注射压缩精密成型的充模流动过程、残余应力的产生等原理性内容进行分析,明确充模流动及制品残余应力的计算模型,并应用CAE软件对薄壁制品残余应力受工艺参数的影响进行了模拟分析,得出了各工艺参数对制品残余应力的影响程度为：压缩距离>模具温度>注射速度>压缩力>压缩时机>熔体温度>压缩速度,同时获得以残余应力为优化目标的最佳工艺参数组合。(2)研究了注射压缩成型机械及模具的结构特点,采用模拟分析得出的最佳工艺参数设定,用注射成型及注射压缩成型两种方法成型PC镜片,进行残余应力效果对比,并研究了注射压缩成型工艺参数对镜片熔接线的影响。对比实验显示,用注射压缩方法成型的镜片残余应力明显优于普通注射成型所得镜片,同时验证了模拟分析所得出的模具温度越高,残余应力越小的结论。镜片熔接线的可见度受充填入料量、压缩速度、压缩距离等参数的影响,充填入料量越多、压缩速度越慢、压缩距离越长,熔接线的可见度越低。(3)讨论了聚合物P-V-T状态在注射压缩成型加工中的应用及常用聚合物P-V-T数据检测方法。引入超声波在线检测技术,通过对聚合物P-V-T数据与超声波声速进行关联,得出恒定温度或压力下超声波声速与聚合物比容关系的计算公式,并验证了公式对几种不同物料的适用性,从理论上验证了超声波在线实时检测聚合物P-V-T状态的可行性,为塑料制品精密成型提供了有效的控制手段。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章绪论  13-27
  1.1 注射成型设备及工艺简介  13-15
    1.1.1 注射成型机基本组成  13-14
    1.1.2 注射成型工艺简介  14-15
  1.2 注射压缩精密成型技术  15-20
    1.2.1 精密注射成型技术  15-17
    1.2.2 注射压缩精密成型技术的原理与分类  17-19
    1.2.3 注射压缩精密成型技术的研究进展  19-20
  1.3 聚合物P-V-T理论的应用及其检测方法的研究进展  20-25
    1.3.1 P-V-T状态曲线及最佳工艺路线的选择  21-23
    1.3.2 P-V-T状态曲线在注射压缩成型中的应用  23-24
    1.3.3 聚合物P-V-T关系测试技术研究进展  24-25
  1.4 课题的意义及主要研究内容  25-27
    1.4.1 课题的意义  25-26
    1.4.2 论文的主要内容  26-27
第二章注射压缩精密成型的数值模拟  27-43
  2.1 注射压缩成型充模流动的基本方程  27-30
    2.1.1 流体力学的基本方程  27-28
    2.1.2 本构方程  28-30
  2.2 CAE数值分析软件  30-31
  2.3 MPI注射压缩成型模拟分析原理  31-33
    2.3.1 充模过程  31-32
    2.3.2 残余应力计算模型  32
    2.3.3 材料的物性参数  32-33
  2.4 基于MOLDFLOW注射压缩成型模拟分析  33-41
    2.4.1 模型建立及网格划分  33-34
    2.4.2 正交模拟分析  34-38
    2.4.3 单因素模拟分析  38-41
  2.5 小结  41-43
第三章注射压缩精密成型实验研究  43-49
  3.1 实验设备简介  43-45
  3.2 实验内容  45-48
    3.2.1 成型制品残余应力对比实验  45-46
    3.2.2 注射压缩成型工艺参数对镜片熔接线的影响  46-48
  3.3 小结  48-49
第四章超声检测聚合物P-V-T实验研究  49-73
  4.1 聚合物P-V-T检测原理  49-52
    4.1.1 聚合物P-V-T常规检测原理  49-51
    4.1.2 超声检测方法  51-52
  4.2 实验设备与原料  52-55
    4.2.1 实验设备  52-54
    4.2.2 实验原料  54-55
  4.3 实验方法  55-56
  4.4 实验结果与讨论  56-71
  4.5 小结  71-73
第五章总结与展望  73-75
  5.1 主要工作及结论  73-74
  5.2 论文的创新之处  74
  5.3 工作展望  74-75
参考文献  75-77
致谢  77-78
作者在读研究生期间的论文成果  78-79
作者及导师简介  79-80
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  80-81

注射压缩精密成型原理研究

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