高分子材料3D打印应用与案例

高分子材料3D打印是增材制造的重要部分,其3D打印方式较多,发展前景广阔。本文以高分子材料在3D打印领域应用为主,讲述了常用的三种高分子材料3D打印方式原理和实际应用案例,介绍了其他四种高分子材料3D打印方式原理及技术要点,了解了我国聚合物3D打印机向超大型高温型发展的动态以及3D打印丝材转向使用粒料节约材料成本,兼容多种高性能3D打印材料,让聚合物3D打印更好地为国民经济发展增添新动能。

注塑产业离散制造智能感知与控制关键技术及应用

在全面推进制造业信息化和智能化的背景下,针对注塑产业离散制造现状,开展注塑离散制造过程的自主感知与控制关键技术研究。本文对注塑装备各功能模块的工艺结构进行升级改造,研究大数据运行过程关键数据的自主感知、缺陷在线采集和智能识别、生产任务自组织调度、装备智能控制策略自适应调整和装备上云智能化管理平台,实现生产过程智能化监控、管理、服务和维护的注塑全新工艺,助力大型企业注塑车间无人化作业实现,提高下游产业注塑产品质量,实现塑机装备产品的智能化提升。

基于Moldflow的绗缝机夹子注塑模设计

以绗缝机夹子的短板为例,基于Moldflow有限元分析软件,合理确定了塑件的浇口位置和浇口形式,精确预测出塑件的充型时间、注射压力、锁模力等工艺参数,并分析出塑件的体积收缩率及熔接线、气穴等潜在缺陷的位置。有限元模拟结果为注塑成型设备的选型和成型工艺参数的合理制定提供了可靠依据,为模具的优化设计提供了方向。基于Moldflow分析结果,设计出一套一模两腔侧浇口、带斜导柱侧向分型与抽芯机构的注塑模具并一次性试模成功。Moldflow有限元分析软件在注塑模设计中的应用不仅有效降低了模具设计的成本和周期,也为同类零件的模具优化设计提供了参考。

论瓶盖包装结构上的人性化设计

随着科技的不断进步和生活质量的提高,瓶盖包装以确保安全密封等基本功能的同时,进一步的兼顾人的需求,实现瓶盖包装的人性化设计。本文旨在探讨瓶盖包装结构上的基于人性化的设计,通过分析现有瓶盖设计的优缺点,从开启、产品、需求和便捷性多个要素入手,分析了人性化设计在瓶盖包装结构中的主要体现,同时结合人体工程学,提出改进和优化建议,为瓶盖包装的设计提供参考。

具有多种脱模结构的汽车灯罩精密模具设计

按照汽车灯罩的结构和外观要求,设计了一款精密塑料模具。运用热流道与冷流道相结合的进料系统,从产品内表面浇注,解决了产品外表面不允许有注塑缺陷的问题;针对产品边缘有一个分叉的特征,通过采用油缸带动定模斜抽芯进行脱模,在两板模的基础上解决定模斜抽芯的抽芯问题;采用组合式斜顶结构形式,通过将动模斜顶座的滑槽做成斜面,解决了产品上螺柱孔倾斜角度较大的脱模问题;采用“隔片式水井”水路与一条“直通式”水路相结合的形式,建立了冷却效果良好的水路;在动、定模镶件上设计凸凹台,加强了模具的定位精度。

短切碳纤维增强PP复合材料流动性能研究

在总结聚合物流变学基本理论的基础上,分析了影响聚合物流动性能的各个因素。应用正交实验设计理论,通过测定各参数组合实验的阿基米德螺旋线长度来表征其流动性,考察了熔体温度、注塑压力、保压压力、注塑速率四个因素对6种配方聚丙烯(PP)/碳纤维(CF)复合材料熔体流动性的影响,对于各因素的影响程度的大小进行了对比,同时通过优化工艺条件获得了流动性最好的工艺参数组合,并通过实验验证。应用正交实验得到了最佳工艺参数,对CF含量和材料的熔体流动速率以及螺旋线长度之间的影响关系和机理进行了考察。结果表明,注塑压力和注塑温度对于熔体的流动性能影响最大,PP/CF复合材料的熔体流动速率和螺旋线流动长度随着CF含量的增加而降低,降低的速度先快后慢。

注塑模流道系统集成设计技术研究

通过总结注塑模流道系统的设计知识，结合基于特征的设计、专家系统技术和ＣＡＥ分析工具，对流道系统进行完整、全面的设计．利用专家系统进行流道和浇口的初始设计，采用ＣＡＥ工具Ｃ－ＭＯＬＤ和评价目标函数，进行流道和浇口的优化设计，并总结流道和浇口的形状特征，最终建立流道系统的特征和实体模型．这一方法已较好地应用于构造新一代注塑模设计制造系统中．

嵌入加强筋的缝合泡沫夹芯结构复合材料VARTM工艺树脂充填模拟及验证

在缝合泡沫夹芯结构复合材料的泡沫中嵌入轻质的加强筋板,可以在不增加缝合密度并且在只增加较少质量的前提下,增强复合材料制品整体的强度和刚性。文中对真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺树脂在嵌入加强筋的缝合泡沫夹芯结构复合材料预成型体中充填过程进行模拟和验证研究。采用一种矩形流道模型代替沿加强筋与泡沫空隙间的树脂流动,并对其等效渗透率及孔隙率进行计算;通过PAM-RTM软件模拟了嵌入加强筋板的缝合泡沫夹芯结构VARTM工艺的树脂充填过程,并建立了流动可视化实验装置与模拟对比,结果表明模拟与实验相当吻合。而模拟与实验的结果均表明加强筋的引入可以在局部加强树脂沿厚度方向的流动,但是会延缓树脂对整个预成型体的充填。

异型材口模挤出三维流动计算机模拟系统

建立了异型材口模挤出三维流动计算机模拟系统的基本框架 ,介绍了其结构和功能 ,该系统主要包括前置处理、有限元分析和后置处理三大模块 ,有限元分析模块又包括对口模内幂律流体流动的分析模块、粘弹性PTT流体流动的分析模块以及粘弹性PTT流体三维挤出胀大的分析模块 ;后置处理主要包括速度场和应力场的后置处理。该系统目前只是一个雏形 ,经过不断发展和完善 。

工艺参数对注射压缩成型微透镜阵列基板双折射率的影响

采用注射压缩成型工艺,研究压缩距离、压缩速度和压缩压力对微透镜陈列基板双折射率的影响规律。研究结果表明:与注射成型制件相比,注射压缩成型制件在工作平面内双折射率显著降低约42%;双折射率随压缩速度、压缩压力的增大而减小,随压缩距离的增大先减后增;压缩参数对双折射率的影响从大到小依次为压缩速度、压缩压力、压缩距离。

模内键合聚合物微流控芯片微通道变形研究

基于广义Maxwell材料模型,仿真研究聚合物微流控芯片模内键合过程中微通道变形规律。利用单轴压缩实验,得到PMMA材料应变/时间关系,采用有限元软件Marc仿真研究键合温度、键合压力和键合时间对芯片微通道高度和顶部宽度变形的影响规律。研究结果表明:随着键合温度、键合压力和键合时间的增加,芯片微通道的变形增大。键合温度对微通道变形影响最大,其次是键合压力,键合时间对微通道变形影响相对较小。利用微流控芯片注射成型模内键合实验进行验证,仿真结果与实验结果基本吻合,表明采用广义Maxwell模型能准确的预测聚合物微流控芯片模内键合过程中微通道的变形。

玻纤增强聚丙烯管材缠绕成型温度工艺参数研究

通过熔融浸渍法制作了聚丙烯(PP)预浸料坯带。采用正交试验,研究了玻纤增强PP复合管材缠绕成型过程中几个主要加工温度参数对其性能的影响。结果表明,通道加热温度、热风枪加热温度、芯模温度对复合管材的层间剪切强度(F sbs)和环向拉伸强度(σ环)有显著影响。其中,热风枪温度对F sbs影响较大,而芯模温度对σ环影响较大。在预热通道温度200℃,热风枪温度260℃,芯模温度140℃的最优工艺条件下,管材的F sbs达到43.69 MPa,σ环达到了589 MPa。

复杂壳体类塑料件气体辅助注射成型工艺参数优化研究

以21英寸彩电前壳作为研究对象,将Moldflow 2010作为CAE模拟试验平台,以熔体温度、模具温度、熔体注射时间、气体延迟时间、气体压力为关键工艺因素,考察了复杂壳体类塑料件气体辅助注射成型(GAIM)时制件的翘曲变形量和气体穿透情况。以正交试验设计方法为基础,利用遗传算法并结合径向基神经网络建立GAIM工艺参数优化系统,可用于工艺参数组合的快速确定,为GAIM过程中工艺参数优化提供了一种新的求解思路。

高光成型制品体积收缩率的数值模拟优化与结果预测

以高光液晶前壳为研究对象,以高光注射成型制品体积收缩率为成型性能指标,基于CAE仿真试验和正交试验设计获得相关数据并研究了工艺参数对高光制品体积收缩率的影响趋势及影响程度,得出保压压力为最显著性影响因素,并获得了使制品体积收缩率最小的最优工艺参数组合。在数值模拟和正交试验获得的样本数据基础上,采用径向基(RBF)神经网络建立了工艺参数与制品体积收缩率之间的非线性映射关系,实现了在工艺参数变化情况下能够快速、准确地预测出高光成型制品的体积收缩率,对实践生产具有一定的指导意义。

结晶型塑料注射制品收缩率影响因素分析

分析了注射制品的收缩机理及收缩过程,并讨论了结晶型塑料注射成型过程中模腔平均压力、熔体温度、模温、充模速率、成型时间等工艺条件和模具设计、制品结构对其收缩率的影响及制品后收缩率的因素,给出了减小制品收缩率,提高制品尺寸稳定性的方法。

PE-UHMW塑烧板基板成型压力与烧结时间研究

利用超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)粉末代替传统材料成型塑烧板基板,通过研究冷压压力对PE-UHMW粉末坯体孔隙率的影响及烧结颈随烧结时间的演变,确定了采用粉末压制烧结成型时成型压力应小于6 MPa,烧结时间应为30 min左右。通过对制件性能的检测及微观形貌的观察,验证了该参数成型的塑烧板基板符合孔径约为30～40μm,孔隙率大于40%,拉伸强度大于2 MPa的使用要求。

基于CAD/CAM的显示器前面板注塑模具设计与数控加工

以某显示器前面板的注塑模具设计及制造为例,详细介绍了该模具的分型面、排气系统、热流道浇注系统、顶出复位机构、模具成型零件、模温调节系统的设计,探讨了其注塑模具的数控加工工艺流程和注意事项。实践证明,该模具采用的数控加工工艺合理,实现了模具CAD/CAM一体化设计,缩短了塑件开发周期,确保了塑件质量,对同类注塑模具的设计和数控加工具有较强的实用参考价值。

注射工艺参数对薄壳塑件翘曲变形的影响

在分析翘曲变形理论的基础上,利用Taguchi实验方法设计了L9实验矩阵对塑件注射成型过程进行模拟研究,并采用标准变量分析方法,分析了模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力等工艺因素对塑件翘曲变形的影响。研究表明:所选择的工艺因数对塑件不同方向上的翘曲变形有着不同程度的影响,优化的工艺组合可以使塑件翘曲变形达到最小,从而提高塑件质量。

基于Moldflow技术的汽车保险杠格栅外观缩痕优化研究

以某汽车保险杠格栅为例,研究注塑成型工艺参数对塑件制品缩痕的影响。通过CAE软件Moldflow模拟再现最大缩痕指数与保险杠格栅缩痕位置的对应关系,并设计7因素3水平正交试验方案,得出各试验因素对该保险杠格栅缩痕指数的影响程度大小排序为:保压压力(F)>保压时间(E)>注塑时间(D)>熔体温度(A)>模具温度(B)>冷却时间(G)>注塑压力(C),最优工艺参数组合为A1B3C2D3E3F3G3,即熔体温度230℃、模具温度60℃、注塑压力80 MPa、注塑时间6 s、保压压力40 MPa、保压时间80 s和冷却时间20 s,优化后的工艺参数组合较优化前工艺参数组合所对应的最大缩痕指数下降了80.7%,零件外观质量达到模具蚀纹要求,为后续大型汽车注塑零件优化缩痕问题提供一种科学方法。

基于双模糊补偿注塑机料筒多区间温度解耦控制

针对注塑机料筒多区间温度场的相互耦合影响,造成料筒温度震荡和稳定性差的问题,设计双模糊补偿PID控制策略,以提升料筒区间温度控制的稳定性和精确性。将料筒区间温度的耦合影响作为系统扰动,利用模糊补偿控制进行补偿调节,消除耦合影响误差;以SIEMENS CPU315-2PN/DP为硬件控制器,在STEP7软件中设计并实现料筒温度控制程序;利用Simulink软件对双模糊补偿PID控制算法和模糊PID控制算法进行控制器性能、耦合影响、鲁棒性仿真对比。结果表明,双模糊补偿PID控制能够很好地完成料筒区间温度解耦,提高温度控制的稳定性和精确性。