蒸汽加热方式快速热循环注塑成型技术及装备研发开题报告

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1、开题报告蒸汽加热方式快速热循环注塑成型技术及装备研发1选题的背景、意义中国家电业早已进入一个品牌制胜的时代。在中国家电业遭遇群体市场寒流的今天，仍发现有一个“家族”正在崛起，它以时尚、个性、高雅、方便、实用等为特点深深赢得了千万家庭的青睐，在赢得市场的同时，也扯起了利润与成长的细分行业大旗——它就是小家电。相对于大家电的利润微薄竞争激烈，小家电的较高利润率、较低的品牌集中度等吸引了众多大家电商纷纷涉足掘金，近年，TCL、格力、科龙、荣事达、志高等国内家电巨头都纷纷加快在小家电领域拓展的步伐。与传统家电产品不同，小家电在中国的销售仍然处于发展阶段，随着消费者需求增加，小家电产品

2、的种类和数量都在提升，小家电平均利润率高，为企业带来的收益也高。未来小家电在中国的利润率和增长率均将提升至30%左右。浙江省的家电行业在全国也占据着十分重要的地位。慈溪被誉为“中国三大家电制造基地”之一和中国“家电之都”。嘉兴市王店镇有100多家小家电企业，产品已形成浴霸、取暖器、电扇、脱排油烟机、冷暖空调扇、干手机、消毒柜、煤气灶、家用美容仪器、手持按摩器、便携式熨斗等十几个系列上百个品种，尤其是浴霸销售量已占到了全国70％和全球50％的份额。王店镇也先后被命名为“浙江省小家电工业专业区”和“全国乡镇科技园区”，不久前王店已被列入嘉兴市四大专业商标品牌基地之一。然而，浙江省

3、的大多数小家电企业走的仍是仿制跟进的技术路线，产品处在行业产业链的低端，同质化严重，附加值不高，虽然在小家电市场上占据了较大份额，但高端市场主要由外资企业和我国家电行业的大品牌占据。小家电的外观件主要是通过注塑成型来生产，因此，对注塑成型技术及相关设备进行研发将能提高小家电产品外观的表面质量及性能，同时还能降低外观塑件的生产成本、提升注塑成型过程的环保及节能降耗等重要指标。高分子材料制品正朝着高性能、高精度、高效率、低成本的方向发展，在信息、汽车、航空航天和国防军工等领域越来越多地采用高分子及其复合材料替代传统的金属材料，在精密、高效、节能、环保等方面，对量大面广的注塑成型加

4、工方法和工艺设备提出了更高的要求。目前生产中采用的注塑工艺生产的塑件，其表面存在熔痕、流痕、银线等缺陷，塑件表面光泽度不高，不能满足人们对塑料制品力学性能、外观等要求，必须通过喷涂工艺等进行二次加工。但是，喷涂工艺造成了环境污染，影响操作人员的身体健康，增加塑件成本，浪费能源和材料，不能适应社会发展的要求。2相关研究的最新成果及动态2.1常见的注射成型缺陷（1）熔接痕传统注射成型中，塑料熔体与模具表面接触后，模温一般会降至90℃以下,并使熔体表层开始冷却凝固。因此当不同方向的塑料熔体相遇时，会在制品表面形成深6～13μm的熔接痕。此外，若塑件过厚或者注射速率过高形成喷射流,都

5、会产生熔接痕。（2）表观缺陷在注射成型中，另外一个影响塑件精密度的问题就是各种表观缺陷，如缩痕、流纹、粗糙度等。对添加玻璃纤维的工程塑料，还容易出现表面浮纤的现象。这些表观缺陷往往需要用一些后续的工艺进行处理，如打磨、喷涂和罩光等。然而这些后处理工艺不仅增加成本,还降低生产率。（3）翘曲变形翘曲变形是指塑件内部过大的残留应力使得塑件在成型脱模后发生变形、扭曲现象。在各种引起残留应力的因素中，模具温度不均匀或冷却速度不均匀导致塑件收缩不均匀,由此引起的残留应力是主要来源。2.2高光无熔痕注塑技术快速热循环注塑技术（RapidHeatingCycleMolding—RHCM），又

6、称高光无熔痕注塑技术，是一种无熔痕、高光洁度的塑料成型技术，能够取消喷涂工艺，降低生产成本，减少环境污染，提高产品品质，其生产的塑件可直接进入产品装配阶段，显著缩短了塑件的生产流程，是一种前景广阔的绿色注塑工艺。该新工艺的关键技术主要包括材料、工艺、模具和控制系统，其中，模具表面温度的动态控制是高光无熔痕注塑工艺的关键技术之一。Yao等[1-3]提出了一种利用感应加热实现模温动态控制的方法，并通过实验和模拟的方法研究了模腔表面温度的响应速度及均匀性。Chen等[4]主要研究了感应加热下模具表面温度的稳定性问题，并研究了动态模温控制对于制件品质的影响。Yao[5]，Jansen

7、[6]等设计了由加热层、绝缘层、模具基体等组成的多层注塑模具，通过热传导加热实现了模具的快速升温。Rhee[7]，Kan[8]等提出了一种实现模温的动态监控方法，并设计了相关装置，实现了模温的实时监控。赵国群等[9]通过数值模拟，优化了模具内部加热冷却管道布局，提高了模具加热冷却效率，提出了一种快速热循环注塑模具结构优化设计的方法。图1高光无熔痕注塑工艺过程1-高光无熔痕注塑模温变化曲线2-常规注塑模温变化曲线对于传统的注塑成型工艺，在聚合物熔体的充模定形及冷却固化的过程中，模具始终保持恒定的温度，而高