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《郑州大学》 2010年
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基于数值模拟的微注射成型弯流道充填分析

满顺  
【摘要】: 随着科学技术的发展,热塑性塑料微注射成型技术已大规模用于工业生产中。由于微注射成型的制品体积微小,模具通常设计为多型腔结构。而微注射成型多用于制造精密零部件,对制品质量要求很高,如何实现平衡充填就显得极为重要。 本课题针对微注射成型中形状新颖的弯流道,在引入必要假设的基础上采用坐标转换的方法建立了聚合物熔体在圆环坐标系中弯管流动的理论模型;使用注塑模CAE软件首先对聚合物熔体弯管流动进行数值模拟,并将模拟结果与理论模型的求解结果进行了对比验证;然后对流道整体进行充填分析,建立了与微注射成型弯流道所对应的直流道和不同曲率的弯流道模型,通过对比各流道在多种工艺条件下的充填效果,考察流道形状的改变对其充填性能的影响。得到了如下结论: 1.聚合物熔体弯管流动理论模型的数值求解结果显示,聚合物熔体作弯管流动时,熔体的流动速度、剪切速率、粘度、温度在圆管横截面上的分布并不对称:流动速率和粘度的极值偏向弯管内侧,而剪切速率和温度则在弯管外侧达到最高。 2.采用注塑模CAE软件对不同注射速率下聚合物熔体在弯管中的流动分析发现:聚合物熔体在流道横截面上的速度、剪切速率、粘度分布与聚合物熔体弯管流动理论模型的数值求解结果基本一致。低注射速率下,弯管内外侧熔体温差没有明显规律,随注射速率升高,外侧熔体温度高于内侧温度,随着流动长度的增加,弯管外侧剪切速率先是大于内侧然后又小于内侧,与之相对应的是弯管内外侧熔体温差先增大后减小;熔体在弯管内外侧温度的变化滞后于剪切速率的变化,随流动长度的增加,弯管外侧剪切速率不再大于内侧时,熔体温度仍然是外高内低。 3.在不同工艺条件下对不同曲率半径的流道进行充填分析,结果表明:相同注射速率下弯流道的注塑压力大于直流道,注塑压力随流道曲率半径的减小而增大;材料类型不同,一定注塑速率下两种流道的注塑压力差值也不同,使用剪敏性塑料PP充填时,弯流道和直流道的注塑压力相差最小,因此采用弯流道实现流动平衡更适合于流动性好的剪敏性塑料;一定注射速率下,两种流道的二级分流道中的熔体在流动方向上左右两侧温度不同,直流道的二级分流道熔体温差大于弯流道二级分流道温差;直流道和弯流道的二级分流道横截面上的温度分布并不关于流道中心对称,其偏离中心程度随流道曲率半径改变而变化显著,但和熔体注射速率关系不明显。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ320.662

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