高光無(wú)痕注射成型工藝技術(shù)研究.pdf

1、高光無(wú)痕注射成型(Rapid Heat Cycle Molding,RHCM)技術(shù)的提出源于客戶(hù)對(duì)高精端產(chǎn)品品質(zhì)的追求,又以其精密、高效、節(jié)能、綠色環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢(shì)而得以迅速發(fā)展。目前該技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到很好的應(yīng)用,相對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),其成型理論的研究則較為匱乏和滯后,本研究正是針對(duì)這一現(xiàn)狀,采用成型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬并重之方法,對(duì)高光無(wú)痕注射成型工藝技術(shù)方面作一些開(kāi)拓性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作,以期為高光產(chǎn)品、高光模具的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),以及高光成型

2、工藝的制定與優(yōu)化等提供理論上的指導(dǎo)。
　　 研究了高光無(wú)痕注射成型數(shù)值模擬技術(shù)。根據(jù)高光無(wú)痕注射成型“高溫、快速”的工藝特點(diǎn),提出合理的簡(jiǎn)化與假設(shè):將熔體填充和保壓階段看作統(tǒng)一的可壓縮填充過(guò)程,由流體力學(xué)基本定律推導(dǎo)出與廣義Hele-Shaw平面流動(dòng)模型相一致的連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程,給出與之相適應(yīng)的邊界條件:以Rabino-Witsch模型為基礎(chǔ),推導(dǎo)了熔體粘度隨成型壓力變化關(guān)系式,得出因壓力增大而引起熔體粘度相應(yīng)增加

3、的粘度修正因子,據(jù)此對(duì)Cross_WLF模型進(jìn)行修正以更客觀(guān)描述熔體粘彈行為;采用雙域Tait方程描述熔體填充狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了高光無(wú)痕注射成型過(guò)程數(shù)值模擬。
　　 研究了確保高光制品與模具型腔高精確復(fù)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù),以及確保能夠?qū)橘|(zhì)溫度做出快速且均衡響應(yīng)的高光模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù);對(duì)模具結(jié)構(gòu)尤其是型腔設(shè)計(jì)做以大膽創(chuàng)新,自主開(kāi)發(fā)了以隨行介質(zhì)通道和直通式水路接入口為主要結(jié)構(gòu)特征的車(chē)載高光藍(lán)牙模具;簡(jiǎn)要介紹了以J11-W-160型模溫機(jī)為

4、核心的模具溫度控制輔助系統(tǒng)的工作原理。
　　 研究了溫度因素對(duì)高光無(wú)痕注射成型制品殘余應(yīng)力的影響。從連續(xù)性方程、動(dòng)量方程和能量方程出發(fā),以線(xiàn)性、小變形、熱彈模型Duhamel-Neumann方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)了高光無(wú)痕注射成型冷卻過(guò)程制品殘余應(yīng)力(應(yīng)變)與降溫速度和降溫梯度的關(guān)系式,從理論上分析了溫度因素對(duì)制品殘余應(yīng)力的影響。
　　 研究了模具溫度在快速升溫和降溫交變溫差條件下的對(duì)制品品質(zhì)的影響。以制品對(duì)型腔復(fù)原性能、成型

5、收縮、成型翹曲和表面沉降等為品質(zhì)考核指標(biāo),采用成型實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬并重的方法,通過(guò)人為引入干擾因子的方法保證模擬結(jié)果具有更高的客觀(guān)性,研究并得出了模具溫度在快速升溫和降溫交替變化條件下對(duì)制品品質(zhì)的影響效應(yīng)與影響規(guī)律,相同及不同模具溫度條件下其他成型參數(shù),諸如熔體溫度、注射壓力、保壓壓力、保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間等,對(duì)制品品質(zhì)影響效應(yīng)及影響規(guī)律,以及在保證相同成型品質(zhì)條件下,各成型參數(shù)隨模具溫度的變化規(guī)律,且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析得到較好的吻合。

6、r>　　 研究了高光無(wú)痕注射成型工藝優(yōu)化技術(shù)。以車(chē)載高光藍(lán)牙產(chǎn)品為例,以中心復(fù)合實(shí)驗(yàn)法(center composite design,CCD)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)規(guī)劃,引入信噪比(signal-to-noise,S/N)理論、熵值權(quán)重法(Entropy-Based Weight,EBW)與順序偏好法(Technique for Order Preference by Similarity Ideal Solution,TOPSIS)等數(shù)據(jù)處理技

7、術(shù),從數(shù)理角度處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使之能客觀(guān)反應(yīng)制品品質(zhì)狀況;利用響應(yīng)曲面法(Response Surface Methodology,RSM),并結(jié)合方差分析(analysisof variance,ANOVA)和誤差分析建立了成型工藝預(yù)測(cè)模型;針對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法的不足之處提出改進(jìn)算法(Improved Genetic Algorithm,IGA)實(shí)現(xiàn)了工藝預(yù)測(cè)模型的尋優(yōu)過(guò)程,并經(jīng)生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該工藝優(yōu)化技術(shù)具有很好的適用性,給出了一種可用于指導(dǎo)