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微孔发泡注射成型技术研究及应用

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2微孔注射成型技术概述及研究进展

1.3 课题来源、研究目的及意义

1.4 本文主要研究内容

第2章 超临界微孔发泡成型理论基础

2.1微孔注射成型理论基础

2.2超临界微孔发泡注射成型系统

2.3本章小结

第3章 超临界流体种类及含量规律研究

3.1实验方法

3.2 结果分析

3.3本章小结

第4章 添加剂含量规律研究

4.1实验方法

4.2 实验结果分析

4.3本章小结

第5章 微孔发泡注射成型工艺参数研究

5.1注射仿真分析

5.2注射实验分析

5.3本章小结

第6章 微孔发泡注射成型工艺优化设计

6.1实验设计方法介绍

6.2拉伸样条孔径及翘曲预测模型建立

6.3线性加权和法的多目标优化

6.4本章小结

第7章 汽车门内饰板微孔注射成型研究

7.1汽车门内饰板模型建立

7.2材料选取及工艺条件设置

7.3气体控制工艺过程研究

7.4充填工艺过程研究

7.5温度研究

7.6仿真对比实验分析

7.7本章小结

第8章 结论与展望

8.1结论

8.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间科研成果

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摘要

由于树脂材料在成型过程当中会出现收缩,所以导致塑料制品的使用受到限制;同时环境保护和生产安全等一系列问题日益突出,而微孔塑料注射成型技术可以减轻制件重量,节能降耗,稳定塑件尺寸,因此该新型工艺有着广泛的应用领域。本文将以聚丙烯(PP)为原材料,通过超临界流体发泡来制备微孔塑件,利用CAE仿真模拟、实验方案的设计以及材料检测技术等研究手段,探究超临界流体,滑石粉和成型工艺参数对注射塑件的性能影响规律;利用试验设计方法和寻优方案,建立响应预测模型和寻找最佳工艺参数组合。
  本文基于有限元仿真分析,利用材料检测技术,研究物理发泡剂(CO2和N2)和滑石粉添加剂对微发泡注射成型件的微观泡孔形貌、宏观机械性能和表观质量的影响机理。结果表明,在相同工艺条件下,充N2时得到的泡孔和翘曲量要比充CO2时的小。适量添加滑石粉有助于提高制件机械性能。
  利用控制变量法,通过有限元模拟以及物理实验,探究了成型工艺参数(注射气体量、注射温度、注射速率)的变化对微孔注射成型塑件泡孔大小、泡孔密度、机械性能以及成型质量的影响机制。发现可以通过保持较小注气时间和较高注射速率,利用改变熔体温度得到泡孔结构好、力学性能高的微孔注射成型件。
  通过因子实验设计方法建立实验方案,得到响应(孔径和翘曲)模型的主要影响参数是每立方米气核数量、气体初始浓度、熔体温度以及冷却温度;基于响应曲面设计,研究目标因子及其之间的交互作用对响应的影响规律,分别建立孔径和翘曲的数学关系模型,探究工艺过程因子设计对孔径和翘曲变形量的影响机制;基于工艺过程优化方法,利用线性加权和法的多目标优化方案求解出微孔发泡注射成型的最佳组合方案。
  在基础发泡件的研究成果上,系统的研究不同注塑成型阶段(气体控制工艺过程、充填工艺过程)以及温度对发泡门内饰板成型质量的影响规律。得到了工艺过程对微孔饰件微观泡孔结构分布以及表观质量的影响机制。

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