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注塑模具冷却系统与注塑制品性能关系的研究

范小利  
【摘要】:本论文详细探讨了模具温度对聚丙烯微观结构与力学性能的影响,指出模具温度通过影响PP注塑制品的微观结构,主要是结晶结构和取向层厚度,来最终影响PP制品的力学性能。随着模具温度的升高,PP球晶尺寸变大,结晶度变高,取向层变薄,拉伸强度上升,冲击强度、制品收缩率下降,硬度有微弱上升趋势。另外,也研究了模温和熔体压力对PS注塑制品的影响。通过模温对制品性能影响的研究,为寻找最佳模具冷却温度奠定了基础。经过对力学性能的综合考虑,建议PP平板状注塑制品的最佳型腔表面平均温度为55~65℃,PS为45~55℃。 为使冷却系统能够满足控制均一精确的最佳模具型腔表面温度,本论文对模具冷却系统设计进行了深入的研究。首先,利用Moldflow软件模拟分析了二维冷却系统设计参数对模温的影响,然后给出了实用的模具冷却系统设计理论,并对模具冷却系统的优化设计进行了深入的研究.给出了基于一维瞬态热扩散方程,对聚合物熔体在冷却过程中的瞬态温度分布和模具与熔体界面上的热流量进行了分析。同时,对模具二维周期平均温度场进行了深入探讨,利用二维修正边界元建立了求解二维模具温度场的边界积分方程,在此基础上,建立了求解模具温度场的迭代算法。 最后,根据数学优化方法,以所要求的型腔温度和型腔各点温度的均方差为目标函数,通过对目标函数的泰勒近似展开,建立了求解目标函数最小值的迭代法,并以冷却孔半径和圆心坐标为设计变量,推导出了型腔温度对设计变量灵敏度的算式,从而实现了注射模二维冷却系统的优化设计,最终可满足获得均一精确的最佳模具型腔表面温度的要求。


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