大型复杂吹塑制品的冷却及翘曲的数值模拟

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1、摘要摘要随着塑料工业的发展，人们对塑料制品的外观质量和使用性能要求越来越高，因此，塑件的翘曲变形问题越来越多地受到制造商和模具设计者的关注与重视。制品冷却过程温度分布不均匀将会导致制品翘曲，不均匀的壁厚、筋板等也会引起不均匀收缩，从而导致翘曲。所以无论从改进塑件的产品性能，还是从提高塑料行业的生产效率、降低生产成本来看，塑件翘曲变形的研究都是很有意义的。本论文的研究对象是中新塑料有限公司生产的货箱底板盖。由于制品翘曲，不符合客户要求，为此本文对该制品的冷却及翘曲进行理论模拟。首先利用ANSYS有限元软件求解不同冷却初始

2、温度和模具温度下制品的温度分布，并对结果进行比较。通过实验测得改性PP材料的热膨胀系数、弹性模量随温度的变化曲线以及应力松弛模量。然后进行制品最终残余应力场和翘曲的模拟，把翘曲的模拟结果与实际情况比较，并分析误差产生的原因。分析不同模具温度、冷却时间和制品厚度对制品最终残余应力场和翘曲的影响，提出可以减少制品翘曲的建议。关键词：吹塑制品；冷却；翘曲；数值模拟华南理工大学硕士学位论文ABSTRACTWiththedevelopmentofplasticindustry,betterappearanceandperform

3、anceoftheplasticpartarerequired．Manufacturerandmolddesignerpaymoreattentiontothewarpageoftheproduct．Uneventemperaturedistributioncausesthepartwarpageinthecoolingprocess．Ribandunevenwallthicknesscausenonuniformshrinkagewhichresultsinwarpage．Itissignificanttostudy

4、thewarpageforreducingcost，improvingplasticproductperformanceandtheproductionefficiencyofplasticindustry．TheboxboardproducedbytheXinzhongLtd．isinvestigatedinthisdissertation．Thepartdoesnotmeettherequirementofclientduetoitswarpage．Thepresentworksimulatesthecooling

5、andwarpingprocessofthepart．Temperaturedistributionofpartunderdifferentinitialcoolingtemperatureandmoldtemperatureispredictedbythefiniteelementmethod(FEM)softwareANSYS．Thethermalexpansioncoefficient，elasticmodulusevolutionwithtimeandstressrelaxationmodulusofthePP

6、arcobtainedfromexperiments．Thefinalresidualstressfieldsandwarpagearesimulated．Thewarpageresultiscomparedwiththeproductproducedbythefactory,andthereasonsoftheerrorareanalyzed．Theeffectofmoldtemperatureandcoolingtimeonfinalresidualstressfieldsandwarpageisanalyzed．

7、Finallytheeffectofpartthicknessontemperaturefields，residualstressfieldsandwarpageisanalyzed．Somewaystoreducethewarpageofpartaresuggested．Keywords：Blowmoldedpart；Cooling；Warpage；NumericalsimulationⅡ物理量名称及符号说明b表面换热系数【q比热矩阵E弹性模量E’储能模量巳偏应变张量分量％热应变G．剪切松弛函数G，膨胀松弛函数HDP

8、E高密度聚乙烯HMWHDPE高分子量高密度聚乙烯HTC传热系数h制品的厚度阁传导矩阵七热导率三热电偶和冷却管道的距离PE聚乙烯PP聚丙烯PVC聚氯乙烯PETG共聚酯PET聚对苯二甲酸乙二醇酯{Q)节点热流率向量s1温度边界＆热流边界岛对流辐射边界丁b制品的平均温度Tmola模具的温度Ill冷却流道内的水温模具表面的温度实验人员设置