长条状注塑件翘曲预测的数值模拟.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterNumericalSimulationofWarpagePredictioninInjectionMoldedStripProductsBy：menglongpengSupervisor：Prof．ZhenfengZhaoMaterialsProcessingEngineering一SchoolofMaterialsScienceandEngineeringMay,2014学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经

2、注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：彭勃日期：纱／甲年r月多1)日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相

3、关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：彭岁右日期：矽／吵年(月多移日摘要随着对注塑制件精度要求的不断提高，翘曲作为成型缺陷受到越来越多的关注。其形成原因很多，且相互耦合影响使得分析非常困难。长条型注塑件长度尺寸大，导致翘曲成为其最突出的成型缺陷，并且变形难以控制。注塑成型过程中，聚合物在冷却至固化温度以下时仍具有塑性变形能力，但其相对于熔融态的塑性变形而言很小，以往处理方式是将其忽略或采用有误差的应力松弛模型表征。这对普通制品而言并不会影响其分析精度。但是对长条状制件而言，其在长度方向上尺寸大，在该方向上塑性变形累加后会产生明显的翘曲。

4、故本文在考虑这一问题的基础上，运用数值方法对长条状塑件成型过程中的保压冷却阶段进行翘曲分析。造成翘曲的直接原因是残余应力分布不均而导致截面上各部分收缩变形不一。而残余应力可分为流动残余应力和热残余应力，后者比前者大一个数量级左右，故可认为热残余应力是导致的翘曲的主要原因。本文通过数值模拟分析保压冷却阶段的热应力发展状态来预测翘曲。首先，基于注射成型机理提出适当的假设，将长条型注塑件沿长度方向离散，并将离散后的截面作为分析模型来简化计算。其次，确定合理的计算步长、初始条件和边界条件，运用热传导原理和有限元方法，计算二维瞬态温度场。再次，建立Maxwell基础上改进的四元件模型来表征聚合物在玻璃

5、化温度下的力学变化和塑性行为，模拟分析制件在型腔内的应力、应变及蠕变的发展规律。然后，塑件降至室温，通过应力等效力矩求得弯曲曲率，进而插值拟合杆件曲率方程，最终得到塑件的翘曲。此外，考虑固化后聚合物的粘弹特性，并用预变形值反演推算，拟合粘壶参数来表征材料在固化后的塑性变形能力，保证固化阶段应力计算的精确性。最后，通过编写该理论的C++程序代码实现对长条型塑件的翘曲预测。再对比实际生产中的预翘曲变形，证明该数值方法的可行性。并分析保压压力、模具温度和冷却时间对模内蠕变和翘曲结果的影响。关键词：注塑成型长条型塑件数值模拟温度场残余应力蠕变翘曲AbstractWiththeincreasingre

6、quirementofdimensionalaccuracytotheinjectionparts，warpageasmoldingdefectsgainsmoreandmoreattention，manyofthecausesandeffectsofmutualcouplingmakeanalysisverydifficult．Duetolongdimensionofstripproducts，warpage，whichisdifficulttocontrol，isthemostprominentmoldingdefects．Thepolymerstillhasplasticdeforma

7、bilitybelowthesolidificationtemperature，butitissmallcomparedtotheplasticdeformationofthemoltenstate．Itisignoredorusedbytheerrorofstressrelaxationmodelintheconventionalapproach，whichdoesnotaffecttheanalysisa