cae在气体辅助注塑成型中应用技术研究

《cae在气体辅助注塑成型中应用技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第一章绪论2)压力控制在压力控制过程中，气压将会保持稳定。通过使用专门的压力发生器使惰性气体的压力达到设定值，这个过程即为压力控制，如图1．5所示。产生稳定压力的优点是一台压力发生器可以同时向多台注射成型机提供气体并且可以随时控制气体压力，实现气体保压。该设备可以分别以不同的周期和气体压力进行操作，注射成型机可通过长度大于200米的管道或软管连接到中央压力供应装置。图l-5压力控制简图图l_6压力控制中的气体压力相对于时间的变化1．1．3气辅成型的优缺点气辅成型的优点：1)减小残余应力和翘曲：在传统注塑成型中，由于在注塑中使

2、用高压，导山东大学硕士学位论文致熔体固化后有较大的残余应力，从而导致产品翘曲。在气体辅助成型中，注射压力大大降低，且气体传递的压力均匀，因此残余应力和翘曲大大减小了。2)消除缩痕：由于在加强筋处的体积收缩可以由气体来补偿，表面变形、缩痕等缺陷在有气道的地方就可以减小，甚至消除。3)减小合模力：气辅成型的低压力注射可以减小25％--90％的合模力。4)消除外部流道：在某些产品中，气道可以当作流道使用，这种设计无需外部流道。这可以简化模具，减小成本。5)更大的设计自由度：相对于传统注塑产品壁厚必须均匀，气辅成型产品可以有相差很大

3、的壁厚。这使得设计者可以消除一些内抽芯和小型芯。6)减小循环时间：由于减小了产品截面上的树脂量，冷却速度更快，循环时间可以压缩一半。气辅成型的缺点：1)带有排气孔：在开模之前，气体必须排出，并在零件上留下气孔。通常可以设置在不可见的位置，但如果外观和功能受影响，则需要喷漆或电镀，有时还需要封口。2)附加成本：一是气体的使用，调查研究表明现场氮气发生器的成本回收期为半年左右。二是专用设备。三是气体喷嘴。3)模具温度控制：因为气道壁厚跟冷却率相关，因此想要保证一致的壁厚就必须有好的温度控制。4)工艺稳定性：加工参数的增多，使设计

4、困难，工艺稳定性变差。1．1．4气体辅助注射成型CAE技术由于气辅成型涉及完全不同的两种材料在复杂型腔中的流动，因而制件、模具和成型条件的相互制约比传统注射成型显得更为复杂。传统注射成型累积的经验在气辅成型中显得捉襟见肘，尤其在控制气体的注入和气体穿透时显得更为突出。CAE技术可以帮助人们在设计和生产时提供快速、准确的结果，为灵活、方便地设计和提高产品生产提供保障，节省原料、提高效率。气辅成型过程CAE技术主要是利用流变学、热力学、计算力学等知识对型腔中的熔体在气体作用下的流动行为进行分析和模拟，预测工艺参数、模具结构6第一

5、章绪论和材料性能对成型的影响，从而根据数值模拟结果对产品设计、模具设计和工艺参数进行优化，以保证制品的性能和质量要求。1．2国内外研究概况1．2．1国外研究概况具体针对气体辅助成型中气液两相充填过程的研究，多始于上世纪90年代。早期对于气辅成型过程表层熔体形成的机理研究，都是基于等温条件下气辅成型过程的实验研究。PoslinskiA．J．等人将气体穿透过程视为等温过程，用实验研究了一维管状注塑件在不同气体压力穿透下，所形成的表层熔体厚度比的关系。随后他们将毛细数Ca作为参数引入到牛顿流体的等温气辅成型过程中，并研究了遵从指数

6、定律的广义牛顿熔体厚度比与毛细数C矗的关系嗍。后来他和Pittman合作【9J，模拟了高毛细数流体、不可压缩气体、剪切变薄指数流体的气体的等压穿透和等速穿透，得出残余壁厚随着剪切变薄和毛细数地增加而减小，并首次量化了毛细数的作用。Belblidiatlo】模拟了冷却时间对气体穿透的影响，并得出残余壁厚和冷却时间的简便公式。Kamilslit¨】基于二维指数流体模型，采用配备渐进展开法，以毛细数作为参数，研究了气体穿透下圆管薄膜的形成，并用数学方法得出了表层熔体厚度比公式。￡=1．1．3375Ca2／3(1．1)随后，他们又研

7、究了圆形和矩形截面气道非牛顿流体的气体穿透‘12】。由他们提出的数学模型在残余壁厚计算方面得到了实验的验证。他们还用拟三维微分方程来求解方管牛顿流体的气体穿透后的残余壁厚【13】，但计算结果比实验值要大8％～20％。Leet31用实验和C．Mold模拟对比研究了加工参数对气辅成型中指形流动和穿透长度的影响，得出注射量是影响指形流动和穿透长度最主要的因素，并且各加工参数在不同零件中的影响因子是不同的。Yangtl41研究了气道尺寸对气辅成型充填过程的影响；Khayat[151使用三维欧7【山东大学硕士学位论文拉边界元法模拟气辅

8、成型中的首次气体穿透。Gauritl6】使用欧拉三维边界元和粒子跟踪法(PTV)模拟了理想弹性流体在细长管内的气体穿透，并得到了实验验证。；Zheng[17】在实验观测方面对气辅工艺参数对成型的影响做了深入的研究。Kapila[18】实验研究了各加工参数对棒状零件气体穿透的影响，实验结果表