微孔發(fā)泡注塑成型工藝與關(guān)鍵設(shè)備的研究.pdf

1、國內(nèi)外眾多研究表明，微孔發(fā)泡注塑制品的性能主要取決于所生成的泡孔形態(tài)即泡孔直徑和密度，所以如何控制泡孔形態(tài)以保證注塑制品的質(zhì)量是該領(lǐng)域的研究方向之一。影響微孔發(fā)泡注塑成型制品泡孔形態(tài)的因素主要有三個(gè)：(a)原料的配方設(shè)計(jì)；(b)螺桿、超臨界氣體注入系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備及模具設(shè)計(jì)的合理性；(c)正確的工藝條件。本文以改善微孔發(fā)泡注塑制品的泡孔形態(tài)，提高制品質(zhì)量為主要目標(biāo)，對微孔發(fā)泡注塑成型的工藝因素與關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行了研究。本文的主要工作包括：

2、r>　　 (1)在分析微孔發(fā)泡注塑成型機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立了聚合物熔體充模流動(dòng)過程的數(shù)學(xué)模型，重點(diǎn)以泡孔長大為研究對象，建立了物理模型，并通過引入合理的假設(shè)和簡化，采用泡孔單元模型（細(xì)胞模型）并根據(jù)流體力學(xué)基本方程修正了泡孔長大的數(shù)學(xué)模型，并以薄壁框型零件為研究對象，通過Moldflow模擬實(shí)驗(yàn)，從填充時(shí)間、注塑壓力、熔體流動(dòng)前沿溫度、熔體取向和翹曲變形五個(gè)方面分析了微孔發(fā)泡注塑成型的充模流動(dòng)情況。
　　 (2)采用單因素試驗(yàn)法

3、，即在保持其它參數(shù)為恒定值的情況下，改變目標(biāo)參數(shù)（熔體溫度、模具溫度、減重、注射時(shí)間、氣體含量、初始泡孔半徑及初始泡核濃度），研究分析該參數(shù)對考察目標(biāo)的影響，得到了主要影響因素對最終泡孔尺寸及密度的影響規(guī)律，從機(jī)理層面分析了其產(chǎn)生的原因。同時(shí)利用模擬退火算法，建立約束條件，目標(biāo)經(jīng)驗(yàn)函數(shù)及初始解，經(jīng)過數(shù)次迭代取得全局最優(yōu)解即工藝參數(shù)組合的最優(yōu)數(shù)值解，并通過軟件模擬驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。
　　 (3)分析研究了注塑螺桿的幾何參數(shù)及結(jié)構(gòu)對塑化

4、混合效果以及熔體溫度均勻性的影響；在螺桿幾何參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，選擇合理的結(jié)構(gòu)（主要是混煉元件和常規(guī)三段）開發(fā)設(shè)計(jì)了微孔發(fā)泡注塑成型專用螺桿，并建立一個(gè)始終恒定的螺桿背壓的液壓系統(tǒng)；通過ProE/Mechanica功能模塊對專用螺桿的混合效果進(jìn)行了間接模擬分析。同時(shí)在原有簡單的設(shè)備基礎(chǔ)上，建立了基于電氣控制的超臨界氣體注入系統(tǒng)。
　　 (4)通過對各個(gè)工藝參數(shù)的比較分析，選取對泡孔平均直徑影響較大的工藝參數(shù)作為研究對象。首先利用單