高光無痕注射成型工藝技術(shù)研究.pdf

1、高光無痕注射成型(Rapid Heat Cycle Molding,RHCM)技術(shù)的提出源于客戶對高精端產(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)勢而得以迅速發(fā)展。目前該技術(shù)已經(jīng)在實際生產(chǎn)中得到很好的應(yīng)用,相對于生產(chǎn)經(jīng)驗,其成型理論的研究則較為匱乏和滯后,本研究正是針對這一現(xiàn)狀,采用成型實驗與數(shù)值模擬并重之方法,對高光無痕注射成型工藝技術(shù)方面作一些開拓性的應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作,以期為高光產(chǎn)品、高光模具的設(shè)計與開發(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)。
　　 研究了高光無痕注射成型數(shù)值模擬技術(shù)。根據(jù)高光無痕注射成型“高溫、快速”的工藝特點,提出合理的簡化與假設(shè):將熔體填充和保壓階段看作統(tǒng)一的可壓縮填充過程,由流體力學基本定律推導(dǎo)出與廣義Hele-Shaw平面流動模型相一致的連續(xù)性方程、動量方程和能量方程,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Cross_WLF模型進行修正以更客觀描述熔體粘彈行為;采用雙域Tait方程描述熔體填充狀態(tài),實現(xiàn)了高光無痕注射成型過程數(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)計技術(shù);對模具結(jié)構(gòu)尤其是型腔設(shè)計做以大膽創(chuàng)新,自主開發(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)特征的車載高光藍牙模具;簡要介紹了以J11-W-160型模溫機為

4、核心的模具溫度控制輔助系統(tǒng)的工作原理。
　　 研究了溫度因素對高光無痕注射成型制品殘余應(yīng)力的影響。從連續(xù)性方程、動量方程和能量方程出發(fā),以線性、小變形、熱彈模型Duhamel-Neumann方程為基礎(chǔ),推導(dǎo)了高光無痕注射成型冷卻過程制品殘余應(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制品品質(zhì)的影響。以制品對型腔復(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,采用成型實驗與數(shù)值模擬并重的方法,通過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、保壓時間和冷卻時間等,對制品品質(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,且實驗結(jié)果與理論分析得到較好的吻合。

6、r>　　 研究了高光無痕注射成型工藝優(yōu)化技術(shù)。以車載高光藍牙產(chǎn)品為例,以中心復(fù)合實驗法(center composite design,CCD)進行實驗規(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)理角度處理實驗數(shù)據(jù)使之能客觀反應(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)測模型;針對傳統(tǒng)遺傳算法的不足之處提出改進算法(Improved Genetic Algorithm,IGA)實現(xiàn)了工藝預(yù)測模型的尋優(yōu)過程,并經(jīng)生產(chǎn)實驗驗證該工藝優(yōu)化技術(shù)具有很好的適用性,給出了一種可用于指導(dǎo)