基于数值模拟的气体辅助注射成型工艺参数优化研究

《基于数值模拟的气体辅助注射成型工艺参数优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、郑州大学硕士学位论文摘要气体辅助注射成型是20世纪70年代在传统注射成型基础上发展起来的一项新的塑料成型工艺。其过程是在向模具型腔内注射一定塑料熔体后，立即或稍后注射高压气体，以使塑料熔体在气体的推动下充满型腔。由于气辅成型引入气体而成为两相流动，增加了更多的工艺参数，如熔体预注射量、延迟时间、气体注射压力等，这些参数间的相互干扰和制约与传统注射成型相比更加明显。采用数值算法实现对气体辅助注射成型过程的模拟和分析，将为有效控制成型过程从而确保成型质量，提供一个以科学分析为基础的实用技术手段，对于提商气辅技术的应用水平具有重要

2、的科学意义和应用价值。本文针对气辅成型过程数值模拟及其工艺参数优化开展了研究和分析，主要工作包括：1、从粘性流体力学的基本方程出发，通过对气，熔界面两相流充模过程物理量和几何变量的分析，建立了气辅成型充模过程气一熔两相非等温菲稳态流动的控制方程。2、基于有限元，有限差分I控制体积法，通过引入充填因子给出了求解气一熔两相流动的数值方法并开发出计算程序，实现了气辅充模过程的数值模拟。3、推导一维圆管流动中熔体前沿等速推进的气体压力控制方程，得到在气体注射阶段使熔体前锋匀速推进的气体压力条件，并通过数值模拟进行了验证。4、通过自制

3、气辅模具开展了气辅实验研究，考察了不同工艺条件和参数对成型过程的影晌，并对数值模拟结果进行了实验验证，取得了定性相符的结果。关键词气体辅助注射成型数值模拟有限元有限差分控制体积基于效值模拟的气体辅助注射成型工艺参数优化研究ABSTRACTGasassistedinjectionmolding(GAIM)isaninnovativemulti—componentnjectionmoldingdevelopedonthebasisoftraditionalinjectionmoldinginthe1970’s．InGAIM，th

4、emoldcavityispartiallyfilledwiththepolymermeltfollowedbytheinjectionofcompressedgas．Thegaspenetratesintothepolymermeltsandforcesthemtofillthewholemoldcavity．GAIMcanrealizegasholdingandpacking．reduceshrinkageandwarp·page，getthehollowproductsinthesection，savematerial

5、s，makemolddesigningmoreflexibleHowevermoreprocessparameters，suchasmeltinjectionpercentinadvance．delaytime，gasinjectpressureintheprocess，areincludedinGAIMbecausetwophaseflowhappensatgasfillingtime．SohowtopredictgaspenetrationandtheinfluenceofparametersonGAIMproducts

6、becomethekeyproblembeforemouldmaking．Inthisstudy,basedonthemoldingfillingprincipleandrheologicaltheories，amathematicalmodelisestablishedbyusinggeneralizedHele-·ShawflowofaninelasticandNo-·Newtonianfluidundernon．isothermalconditions．Ahybridfiniteelement／finitediffer

7、encenumericaschemeisappliedtosolvepressurefield，temperaturefield，andvelocityfieldetc．Controlvolumemethodisusedtotracegas／meltinterfaceandmeltadvancement。PolymerskinfractionandpolymerfillingfractionareusedtodescribethemeltandgasdistributionThepressurecontrolequation

8、ofconstantflowfrontspeedisdeduced．therelationshipbetweengaspressureandmeltfrontspeedwasfound，andcontro—Il—郑州大学硕士学位论文equationwereverifiedbynumeric