高光注塑成型数值模拟及优化

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1、万方数据致谢时光荏苒，转眼在工大待了七年。在这七年里，我从刚入学时什么都不懂的学生变成了即将踏入社会的女青年。在这七年里，我认识了很多老师、同学，大家都给予了我很多的关心和支持。饮其流时思其源，成吾学时念吾师。最为感谢我的导师陈忠家教授，从我大四毕设一直到研究生的三年间，无论是学习还是生活都给予了我很多的指导和关怀。作为老师，他治学严谨，对学生负责，对科研负责；作为长辈，他悉心教导，给我们树立做人做事的榜样。有幸师从陈老师，我受益终生。同时要感谢在学习上给我指导和帮助的各位老师。感谢实验室已毕业和未毕业的兄弟姐妹们，感谢你们，让南附楼304像个大家庭一样融洽。致我的父母，时间都

2、去哪儿了，还没好好感受年轻，你们就老了，辛苦养育我半辈子，转眼就只剩下满脸的皱纹了。感谢成长路上有你们的不断鼓励和支持。最后，衷心感谢各位在百忙中抽空评审本论文的专家、教授和学者，你们的意见将对我有莫大的帮助。I万方数据摘要近年来，随着塑料工业的迅速发展，塑料产品被广泛应用到各个行业。注塑成型是最常见的塑料成型方式之一。随着电子、通讯、汽车、光电等行业的快速发展，传统的注塑成型技术已经难以满足需求，高光注塑随之出现。高光注塑成型采用温度控制模式，加热阶段模具被加热到很高的温度，以此提高熔体的流动性和填充性；在冷却阶段利用低温冷却介质，熔体迅速冷却至最佳的温度。该技术可以减少熔接

3、痕，提高光洁度，免去二次喷涂，因此可以提高塑件质量，降低生产成本，保护环境，是一种绿色注塑工艺。本文采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，研究高光注塑工艺的特性，并与常规的注塑成型相比较，验证了高光技术的优越性。具体研究内容如下：根据高光注塑高温、快速的特性，提出了合理的简化和假设。将充填和保压过程作为一个统一的可压缩填充过程，从流体力学方程的基本定律推导出它的连续性方程、动量方程和能量方程。并列出了传统的注塑成型的数学公式，用来进行比较。选取某电视机前壳为研究对象，结合高光注塑工艺的特点，建立与其真实流动行为一致的三维模型，模拟充填、保压、冷却、变形过程，得到温度、压

4、力、熔接痕、翘曲等结果。与常规的注塑成型技术相对比发现，在加热阶段，高光注塑模具温度较高，使得熔体的粘度降低，可以减少熔接痕的产生，同时减小翘曲量；同时，高光注塑压力小，剪切速率降低，可以提高塑件的结晶度，得到均匀的结构，同时提高了塑件表面硬度。研究了影响高光注塑成型的六个主要工艺参数：注塑压力、注塑时间、保压压力、保压时间、熔体温度、模具温度对高光注塑翘曲量的影响，其影响水平依次为：保压时间＞保压压力＞模具温度＞冷却时间＞注塑时间＞熔体温度。以翘曲量最小为目标，得到了一组优化的工艺参数，并通过实验验证了该方案的可行性。建立高光注塑模具的二维模型，通过模拟高光注塑加热、冷却过程

5、，分析了模具的热响应情况。结果表明，比之传统的注塑成型，高光注塑成型的加热、冷却效率以及温度均匀性明显更优；密排小直径的管道布局，可以提升高光注塑的加热、冷却效率和温度均匀性。关键词：高光注塑成型；数学方程；数值模拟；参数优化；热响应分析II万方数据ABSTRACTInrecentyears,withtherapiddevelopmentoftheplasticindustry,plasticproductsarewidelyappliedtovariousindustries.Injectionmoldingisoneofthemostcommonlyusedplasticm

6、oldingtechniques.Withtherapiddevelopmentofelectronics,communications,automotiveindustry,optoelectronicsandotherindustries,thetraditionalinjectionmoldingcannotmeetthedemand,RapidHeatCycleMolding(RHCM)injectionemerged.RHCMinjectionusedynamicmodetocontroltemperature,andthemoldisheatedtoahightem

7、peraturetoimprovethefluidityandfillingabilityofthemelt;cryogeniccoolingmediumisusedincoolingphase,sothemeltisrapidlycooledtoalowtemperature,ThusRHCMisaplasticmoldingtechnologywithnon-weldlinesandhigh-qualitysurface.Thetechnologyisagreeninjectionpro