（材料加工工程专业论文）基于cae的厚壁电熔管件变形分析及优化.pdf

摘要 摘要 近年来，由于电熔管件具有优良的综合性能和使用前景，被广泛应用于室内外 给排水、建筑给排水、燃气管、排污管等领域，产生了巨大的经济效益，但在生产 中仍面临许多问题，由于电熔管件自身的材料属性、厚壁的结构特点及国内注塑成 型工艺技术水平的相对落后，使到电熔管件变形收缩量大，特别是电熔管件端口的 失圆问题，严重影响后续焊接性能，为此，我们有必要对厚壁电熔管件的成型工艺 进行研究，必须采用必要措施减少电熔管件的变形。 本论文基于现代注塑成型模拟技术，通过建立仿真模型，并运用m p i 模流分析 软件对注塑成型的充填过程、保压过程和冷却过程进行仿真分析，以预测产品成型 缺陷及辅助分析缺陷成因，在采用相应缺陷解决方案后，又可模拟评估方案的可行 性和效果，不仅能大大降低生产成本，还能提高设计效率。 论文是建立在对不同型号的电熔管件进行多次模拟分析和试模检验的基础上， 以d 2 0 0 电熔正三通管件为应用实例，就前c a e 分析结果，运用正交试验法设计相 应实验，以研究各工艺参数对制品变形的影响度，得出最佳的工艺参数组合；并就 优化工艺参数组合进行模拟分析和相应试验，结果表明管件端口变形量有所减少， 但变形量仍很大，无法达到使用要求，而且生产周期很长；为此，我们对前面一系 列的分析和试验结果进行总结，进一步分析电熔管件变形成因，并结合前人相关的 研究理论，探讨了厚壁p e 电熔管件的变形机理和影响因素，研究表明影响端口变 形主要为不均匀收缩和残余应力；为此，我们对模具结构进行改进设计，对于可设 计为带芯脱模的部分，通过带芯脱模后处理方式解决，而对于无法带芯脱模部分， 采用反变形方法对其型芯和型腔进行修正，以补偿产品的收缩量，此法成功解决了 管件变形问题。 目前，国内对厚壁电熔管件的研究比较少，导致生产工艺和产品质量的层次都 处于较低水平，产品没有自己特色和自主知识产权。本论文对厚壁电熔管件的变形 机理和变形的控制做了有益的研究，具有实际应用的价值。 关键词电熔管件；厚壁；端口变形；c a e ：模具结构；反变形；产品结构 广东工业大学硕士学位论丈 a b s t r a c t i nr 6 c e n ty e a r s ，t h ef u s e df i t t i n g sh a v eb e e nu s e di nm a n yp r o f e s s i o nf i e l d s ， b e c a u s ei th a se x c e l l e n tc o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c ea n du s e f u lp r o s p e c t s ，s u c ha si n d o o r a n do u t d o o rw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g es y s t e m ，b u i l d i n gw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g e s y s t e m ，g a sf i t t i n g s ，s e w a g ef i t t i n g sa n ds oo n ，a n di th a sb e e np r o d u c e dh u g ee c o n o m i c b e n e f i t s b u t ，t h ep r o d u c t i o nc o u r s ei s s t i l lf a c ew i t hm a n yp r a c t i c a lp r o b l e m s t h e r e a s o n sw h yt h ef u s e df i t t i n g sh a sl a r g ed e f o r m a t i o na n dc o n t r a c t i o n ，e s p e c i a l l yi t s r o u n d n e s sp r o b l e mi np o r t ，a r et h a ti t sm a t e r i a lp r o p e r t i e s ，t h et h i c kw a l ls t r u c t u r a l f e a t u r e sa n dt h eb a c k w a r do ft h ef o r m i n gt e c h n o l o g yi nt h ec o u n t r y b o t ht h e s et w o p r o b l e m ss e r i o u s l ya f f e c tt h ec o m i n gw e l d i n gp e r f o r m a n c e t h e r e f o r e ，w es h o u l dh a v ea r e s e a r c hi nt h et h i c kw a l lf u s e df i t t i n g s m o l d i n gp r o c e s sa n dt a k es o m en e c e s s a r y m e a s u r e st or e d u c et h ed e f o r m a t i o no ft h ef u s e df i t t i n g s t h i ss t u d yi sb a s e do nt h es i m u l a t i o nt e c h n o l o g yo fi n j e c t i o nm o l d i n g t h r o u g h b u i l d i n gt h es i m u l a t i o nm o d e la n du s i n gc a es o f t w a r et os i m u l a t et h ef i l l i n gp r o c e s s ， p a c k i n gp r o c e s sa n dc o o l i n gp r o c e s so fi n j e c t i o nm o l d i n g ，i tc a nf o r e c a s tp r o d u c td e f e c t s a n da u x i l i a r ya n a l y z et h er e a s o n so fd e f e c t s i ta l s oc a ne v a l u a t et h ep r o je c t sf e a s i b i l i t y a n dt h ee f f e c t i v i t y t h i sm e t h o dn o to n l yc a ng r e a t l yr e d u c ep r o d u c t i o nc o s t s ，b u ta l s o c a ni m p r o v et h ed e s i g ne f f i c i e n c y t h i ss t u d yi sb a s e do nag r e a tm a n yt i m e so fs i m u l a t i o na n da n a l y s i sa n dm o l d i n g i n s p e c t i o na b o u td i f f e r e n tt y p e so ff u s e df i t t i n g s w es e l e c t e dt h ed 2 0 0f u s e du p r i g h t t h r e ec h a n n e lf i t t i n g sa st h er e s e a r c h i n gp r o j e c t u s i n gt h er e s u l t so fm p ia n dd e s i g n i n g o fd o e ，i tc o u l dr e s e a r c ht h ei n f l u e n c ea b o u tt h ep r o d u c td e f o r m a t i o nw h i c ht h e p a r a m e t e r sa r em a k i n gt o ，a n di ta l s og o tt h eo p t i m u mc o m b i n a t i o no fp r o c e s sp a r a m e t e r s t h r o u g hu s i n g s i m u l a t i o n a n a l y s i sa n de x p e r i m e n t ，t h e r e s u l ts h o w e dt h a tt h e d e f o r m a t i o nh a sr e d u c e d ，b u tt h ep o r ts t i l lh a dl a r g ed e f o r m a t i o na n du n a b l et oa c h i e v e t h eu s er e q u i r e m e n ta n di th a dal o n gp r o d u c t i o nc y c l e i no r d e rt oa n a l y z et h er e a s o n a b o u tt h ed e f o r m a t i o no ft h ef u s e df i t t i n g s ，w es u m m a r i z e dt h ee a r l y a n a l y s i sa n d e x p e r i m e n tr e s u l t s c o m b i n i n gw i t ht h er e s e a r c h i n gr e s u l t so fp r e d e c e s s o r s ，w ea l s o s t u d i e dt h ed e f o r m a t i o nr e a s o n sa n di n f l u e n c ef a c t o r sa b o u tt h et h i c kw a l lp ef u s e d a b s t r a c t f i t t i n g s t h er e s e a r c h i n gr e s u l t ss h o w e dt h a tt h em a i nr e a s o n sa b o u tt h ep o r td e f o r m a t i o n w e r eu n e v e ns h r i n k a g ea n dr e s i d u a ls t r e s s f o rs o l v i n gt h ep r o b l e m s ，w em a d ean e w d e s i g ni nm o u l ds t r u c t u r e ，w eu s e dp o s t - p r o c e s s i n gm e t h o dt od e s i g nt h ep a r tw h i c hc a n d e s i g nf o rt h ep a r tw i t hs t r i p p i n gw i t hac o r e o w i n gt ot h ep a r tw h i c hc o u l dn o ts t r i p w i t hac o r e ，w eu s e da n t i d e f o r m a t i om e t h o dt om o d i f yt h ec o r ea n dc a v i t y , a n d c o m p e n s a t e df o rs h r i n k a g eo f t h ep r o d u c t t h i sm e t h o ds o l v e dt h ep r o b l e ms u c c e s s f u l l y a tp r e s e n t ，t h et h i c kw a l lf u s e df i t t i n g sh a v eb e e nr e s e a r c h e dl e s si nt h ec o u n t r y i t m a d et h ep r o d u c tp r o c e s sa n dq u a l i t yi nt h el o wl e v e l ，a n dt h ep r o d u c tn o th a v et h e i ro w n c h a r a c t e r i s t i c sa n di n t e l l e c t u a lp r o p e r t y t h i sp a p e rh a sm a d eau s e f u lr e s e a r c hi n d e f o r m a t i o nm e c h a n i s mo ft h et h i c kw a l lf u s e df i t t i n g sa n dd e f o r m a t i o nc o n t r o l l i n g i t h a st h ev a l u eo fp r a c t i c a la p p l i c a t i o n k e y w o r d s t h ef u s e df i t t i n g s ；t h i c kw a l l ；t h ep o r td e f o r m a t i o n ；c a e ；m o u l d s t r u c t u r e ；a n t i - d e f o r m a t i o n ；p r o d u c ts t r u c t u r e c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t i i c o n t e n t s ( c h i n e s e ) c o n t e n t s v i i c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1s u b j e c tr e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c e 1 1 1 1t h em a r k e tf o r e g r o u n da n di m p o r t a n tp o s i t i o no ft h ef u s e df i t t i n g s 1 1 1 2t h ei n t r o d u c t i o no f t h ef u s e df i t t i n g s 1 1 1 3t h ef a c i n gp r o b l e mo f t h ef u s e df i t t i n g s 2 1 2t h er e s e a r c hs t a t u so fr e l a t e dt e c h n i c a la th o m ea n da b r o a d 3 1 2 1t h er e s e a r c hs t a t u so f t h eo r d i n a r yi n j e c t i o nf i t t i n g s 3 1 2 2t h er e s e a r c hs t a t u so ft h ef u s e df i t t i n g s m a t e r i a la n dp r o c e s s 4 1 2 3t h er e s e a r c hs t a t u so f a n t i 。d e f o r m a t i o n 5 1 2 4t h ed e v e l o p m e n tp r e s e n ts i t u a t i o no fi n j e c t i o nc a es o f t w a r e 5 1 3t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n da r r a n g e m e n t so r t h ep r o j e c t 8 1 4b r i e fs u m m a r y 9 c h a p t e r2i n j e c t i o nm o l d i n gt h e o r y 。1 0 2 1t h ef o u n d a t i o nk n o w l e d g eo f i n j e c t i o nm o l d i n g 1 0 2 1 1t h ep r i n c i p l e ，e q u i p m e n ta n dc i r c u l a t o r yp r o c e s so f i n j e c t i o nm o l d i n g 1 0 2 1 2t h ei n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s e s 1 1 2 1 3t h ed e f e c t sa n dc a u s e so f i n j e c t i o np r o d u c t 1 3 2 2t h ep o l y m e rr h e o l o g i c a lt h e o r y 1 4 2 2 1t h ef l o wd e s c r i p t i o no f p l a s t i cm e l tf i l l i n gp r o c e s s 1 4 2 2 2t h ev i s c o s i t ym o d e lo f p l a s t i cm e l tr h e o l o g i c a l 1 5 2 2 3t h eb a s i ce q u a t i o n so f v i s c o s i t yf l u i dm e c h a n i c s 1 7 2 2 4t h ea s s u m e da n ds i m p l i f i e do f t h eb a s i ce q u a t i o n s 18 2 2 5e a c hp h a s eo f t h ec o n t r o le q u a t i o n so f i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s 1 8 2 3i n j e c t i o nm o l d i n gc a es i m u l a t i o nt e c h n o l o g y 1 9 v 广东7 - 业大学硕士学位论文 2 3 1t h ed e v e l o p m e n th i s t o r yo f c a e a n a l y s i st e c h n o l o g y 1 9 2 3 2i n j e c t i o nm o l dc a et e c h n o l o g y 2 1 2 3 3m o l d f l o ws o f t w a r ei n t r o d u c t i o n 2 2 2 4b r i e f s u m m a r y 2 4 c h a p t e r3t h et h i c kw a l lf u s e df i t t i n g si n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s so p t i m i z a t i o na n d d e f o r m a t i o nm e c h a n i s mr e s e a r c hb a s e do nm p i 2 5 3 1l o s tr o u n dm e a s u r e 2 5 3 2m o l dd e s i g n 2 7 3 2 1g a t i n g s y s t e md e s i g n 2 7 3 2 2t h ed e s i g no f s i d ec o r e p u l l i n gm e c h a n i s m 2 8 3 2 3t h ec o o l i n gs y s t e md e s i g n ：1 9 3 2 4o t h e rs t r u c t u r ed e s i g n 3 1 3 3m p ip r e l i m i n a r i l ya n a l y z e d 3 1 3 3 1p r o d u c tm o d e l i n ga n df o r m e rp r o c e s s i n g - 3 1 3 3 2m p ip r e l i m i n a r ys i m u l a t i o n 3 4 3 3 3s i m u l a t i o na n a l y s i s 3 7 3 4t h ei n j e c t i o nm o l d i n go f p r o c e s so p t i m i z a t i o nb a s e do nd o e 4 0 3 4 1t h ed e s i g nm e t h o do f o r t h o g o n a le x p e r i m e n t a l 4 0 3 4 2o r t h o g o n a lt e s tp l a na n da r r a n g e m e n t 4 0 3 4 3b e s tm o l d i n gp r o c e s si d e n t i f i e d 4 3 3 5t e s ta n da n a l y s i so f t h er e s u l t s 4 4 3 5 1e x p e r i m e n t 。4 4 3 5 2r e s u l t sa n a l y s i s z i ! ； 3 6 t h ed e f o r m a t i o nm e c h a n i s ma n di n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h ep o r t 4 5 3 6 1t h ed e f o r m a t i o nm e c h a n i s mo f t h ep o r t 4 5 3 6 2i n f l u e n c eo f d e f o r m a t i o nf a c t o r s 4 6 3 7b r i e f s u m m a r y 4 7 c h a p t e r 4t h et h i c kw a l lf u s e d f i t t i n g sd e f o r m a t i o no p t i m i z a t i o nb a s e d o nm p i 4 8 4 1c h a n g i n gm o u l ds t r u c t u r et oo p t i m i z ep r o d u c td e f o r m a t i o n 4 8 4 1 1m o l ds t r u c t u r ei m p r o v e m e n t 4 8 c o n t e n t s 4 1 2m p is i m u l a t i o na n a l y s i s 5 0 4 1 3d e f o r m a t i o n a n a l y s i sa n dc o n c l u s i o n s 5 2 4 2t h ea n t i d e f o r m a t i o no p t i m i z ep r o d u c td e f o r m a t i o n 5 3 4 2 1t h ea n t i d e f o r m a t i o np r o c e s s i n gm e t h o d 5 3 4 2 2a n t i d e f o r m a t i o ns i m u l a t i o n 5 4 4 2 3e x p e r i m e n ta n dc o n c l u s i o n 5 6 4 3b r i e fs u m m a r y 5 6 c o n c l u s i o n sa n de x p e c t a t i o n s 5 7 r e f e r e n c e s 5 9 t h es c i e n t i f i cp a p e r sp u b l i s h e do nt h ep e r i o do fm a s t e rs t u d y 6 3 o r i g i n a ls t a t e m e n t 6 4 t h ea u t h o r i z e ds t a t e m e n to fd e g r e et h e s i sc o p y r i g h t 6 5 a c k n o w l e d g e m e n t 6 6 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究的背景及意义 1 1 1 电熔管件市场前景及重要地位 塑料管材、管件具有性能优异、安全可靠、安装方便、技术成熟、耐腐蚀性能 强、使用寿命长等特点。可广泛应用于室内外给排水、建筑给排水、燃气管、排污 管等广阔的领域。尤其是中密度聚乙烯高密度聚乙烯( m d p e h d p e ) 塑料管材， 发达国家已有三、四十年成功的使用经验，在我国生产较晚。但投入市场后，其优 异的性能很快就被人们接受。这种新材料管材具有良好的综合性能：重量轻、耐老 化、卫生性能好、可在- - 6 0 - - - 6 0 的范围内安全使用，韧性好、承压能力好、具 有优异的抗冲击、抗地震、抗磨损性能，耐蚀性好、管壁平滑、输水阻力小，其各 项技术指标均可达到国际和国家有关标准要求，与现在使用的钢管相比，造价成本 低使用寿命长达5 0 年n 2 1 。国外从7 0 年代就已大量使用电熔管件来连接h d p e 管材。 由于这种连接方法简单、经济，接头严密，密封性好，连接牢固，安全可靠，因而 在给水管道工程、燃气管道工程中获得广泛应用，效果十分明显，具有广阔的市场 应用前景。但由于这种技术属于少数国家大公司的专利，几乎垄断了发达国家电熔 件的生产与销售。 近年来，我国给水、燃气用聚乙烯管材发展很快，2 0 0 0 年估计国内聚乙烯燃气 管销售量已达到2 万吨，聚乙烯给水管( 包括不是p e 8 0 、p e l 0 0 等级的灌排管) 达到 6 万吨，大大超过了铝塑复合管、p p r 管和p e x 管的总和。电熔管件在工程和维 修中有它重要、不可替代的作用，特别是在施工中电熔管件受外界环境和人为因素 的影响较小，因此可靠性更好，更受用户欢迎。尤其在燃气管工程中正越来越多使 用电熔管件。同时由于电熔管件生产技术复杂、成本高、销售价也高，因此电熔管 件生产厂的利润率也较高，而成为投资的热点睁1 。 1 1 2 电熔管件简介 电熔管件是指可以通过电流所产生的温度而溶化达到连接的一种塑料( 聚乙烯) 管材配件，如图1 1 所示；电熔管件的结构如图1 2 示，是在套管内分两个熔接区， 缠有金属丝，将其引出套管外并接电极，套管两端及中间留有不缠丝的冷却区，形 广东工业大学硕士学位论文 成电熔管件。而且其厚度可达3 0 m m 以上，端口直径可达5 0 0 m m ，重量可达4 0 k g 。 图1 1三通电熔管件图1 - 2 电熔管件剖视图 f i g 1 1t h r e ec h a n n e lf u s e df i t t i n g sf i g 1 - 2c u t a w a y v i e wo ft h ef u s e df i t t i n g s 电熔管件包括件直通、三通、异径管、法兰、弯头和管道维修类管件等，产品 抗压力高、耐腐蚀性强，使用寿命长。电熔管件的主要使用材料为p e ( 聚乙烯) ， p e 具有化学性能稳定，气体渗透性低，吸水性小，比热容大，易氧化，有良好的电 性能，且无毒、无味、原料易得、价格低廉、加工容易等优点h 1 ；同时p e 熔体的非 牛顿性不明显，剪切速率的变化对黏度影响小；按密度的不同p e 可以分为三类： 高密度聚乙烯( h d p e ) 、中密度聚乙烯( m d p e ) 和低密度聚乙烯( m d p e ) 隋1 。这 三种聚乙烯的收缩率都很大，因此必须在实际生产中采取措施避免产品缺陷及尺寸 问题。 金属电阻丝常见的缠绕方式有两种，一种是通过将预先涂覆h d p e 树脂的方法 电阻丝绕到芯棒上，然后在线圈和芯棒周围注塑的方式成形管件；另一种是先将管 件注出来，把管件放置在数控缠丝机上用切削或镗孔刀具在管件的内表面挖螺旋形 线槽，然后将一段铜电阻丝铺在线槽内，接着翻起的表面材料被从槽的一边推向另 一边从而将这段电阻丝封闭在线槽内。 1 1 3 电熔管件面临的问题 电熔管件一般体积和厚度都很大，这也是电熔管件区别于一般塑料件的显著特 点。虽然电熔管件有良好的性能、经济效益和应用前景，但其生产现状仍面临许多 问题。产品结构设计水平和模具设计水平还不够优化；成型工艺设置不合理，试模 周期和成型周期长，最大可达2 0 0 0 s ，而且型芯很大，需要吊机来装卸型芯，使到 整个产品生产周期更长；材料利用率低，设备吨位大，最大吨位可达2 4 0 0 吨的锁模 2 第一章绪论 力，最大注塑容积可达8 0 0 0 0 c m 3 ，耗能高，导致生产成本高；产品收缩率大，废品 率高。电熔管件只是塑料管件中的一种，也会出现欠注、溢料、凹陷及缩痕、气穴、 熔接痕、翘曲及扭曲、波流痕、裂纹、银丝纹、流痕等外观缺陷，电熔管件的端口 失圆等质量问题不得不引起人民的注意，也是生产技术难点吨1 。 根据对项目公司生产现场的调研，发现注塑车间中的注塑技术人员，在试模和 实际生产过程中，单凭生产经验简单设置工艺参数，没有科学设置工艺参数的方法； 在出现缺陷的情况下，难以判断影响产品缺陷的主因，往往寄望于通过调整工艺参 数来解决缺陷，导致后续反复修模；没有缺陷解决机制，很多产品缺陷都无法追溯 问题产生的根源，因此很有必要建立科学的缺陷预测及解决程序，这也是本论文的 价值所在。 1 2 相关技术的国内外研究现状 国内外对注塑管件进行了相关研究，他们中有研究侧重改进材料性能方面，取 得巨大成果；有研究通过m o l d f l o w 软件预测缺陷，寻找最优成型工艺，但对厚壁管 件的研究很少；有研究从反变形角度来解决塑件变形问题，取得了一定的成果，但 在管件注塑模具设计领域也很少应用，下文将做分类陈述。 1 2 1 普通注塑管件研究现状 影响注塑管件质量的因素主要有材料、制品结构、模具结构和成型工艺，电熔 管件是注塑管件中的一种，因此对注塑管件的研究方法也适用于电熔管件。范志冠 等人通过分析无规共聚聚丙烯( p p r ) 管件成型过程分子结构的研究，总结出影响制 品收缩变形的因素，并对p p - r 管件的注塑工艺进行了调整与优化，减少了p p r 管件的收缩变形睁1 ；陈绮丽等人研究了影响注塑成型厚壁塑料制品收缩变形的影响 因素，提出了减小厚壁制品收缩变形的主要措施n0 1 ；俸崇杰利用流动分析软件 m o l d f l o w 对厚壁塑料制品收缩、翘曲变形进行模拟与分析，优化设计了注塑制件、 模具的冷却系统和制品的成型工艺条件1 ；石家臣等利用m o l d f l o w 分析结果优化浇 注系统和浇口位置，成功简化了p v c u 斜三通接头注塑模的设计，提高了制品外 观质量n 别；m e r a h 等人通过研究温度及熔接痕对c p v c 管件机械性能的影响，得 出屈服应力与弹性模量在1 0 - 7 0 0 c 时随着温度线性下降，同时在高温下管件的变 形伴随有颈缩现象n3 1 ：t u n c a ye r z u r u m l u 等人在正交试验设计与m o l d f l o w 模拟分析 广东工业大学硕士学位论文 的基础上，研究工艺参数对注塑制品体积收缩率变化，从而获得最优工艺参数组合 【1 4 0 1 2 2 电熔管件材料和工艺的研究现状 高密度聚乙烯管道已成为p v c u 管道之后，世界上消费量第二大的塑料管道品 ” 种，广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、油田、矿山、化工及邮电通讯等 领域n 引。电熔管件作为h d p e 管材的配套件，也需要具备h d p e 的性能；第三代聚 乙烯p e l 0 0 较之以前的专用料强度、抗开裂等多性能显著提高，在同样使用压力下 可以减少壁厚，增加输送截面；在同样壁厚下增加压力，提高输送能力；全球领先 的电熔管件制造商f u s i o n 公司确认了b o r s a f eh e 3 4 9 0 - - i m 高密度聚乙烯的优势， 该材料是首次专门为生产注塑压力管件而设计的p e l 0 0 等级产品，用b o r s a f e h e 3 4 9 0 i m 可生产具有较低内部应力、较少翘曲以及表面更美观的管件。这将使 连续生产高品质产品成为可能，且提高了管件成品的性能；s o l v a y 聚烯烃欧洲公司 于最近推出了压力管用的p e l 0 0 新牌号- e l t e xt u x l 0 0 ，为高性能交联h d p e 化 合物。这种材料是专为管材而开发的，适于做特殊条件下的气体分配管，输送石油 产品、液体化学品及热水；b o r e a l i 、s o l v a y 和f i n a 等公司正在开发第四代管材树脂 p e l 2 5 ，这是通过p e 交联实现的，其可使p e 管在壁很薄的情况下耐更高的压力： 北欧化i ( b o r e a l i s ) 新近推出了一种专门用于p e l 0 0 压力管道配件注塑成型的独特聚 乙烯( p e ) 产品北星h e 3 4 9 旺i m 。这些h d p e 材料良好的综合性能，为生产高 质量电熔管件提供了保证。 随着塑料制品在生活和生产中得到广泛的应用，近年来，国内外发展了超高速 注射成型、热流道注射成型，气体辅助成型法、注射压缩成型法、模具滑合成型法、 剪切场控制取向成型法、硬化p c 薄片表面镶嵌成型法、直接注射成型法，水辅助 注射成型，电磁动态塑化注射成型等新型注射成型技术n 6 1 9 1 。由于电熔管件其中的 一种方法是将预先涂覆h d p e 树脂的方法电阻丝绕到芯棒上，然后在线圈和芯棒周 围注塑的方式成形管件，亦即是在最初注塑阶段放入线圈的传统方法，金属丝可以 看成为嵌件，金属丝在成型过程中容易移位和拉断，嵌件注射成型技术就显得很重 要，肖运海，刘斌针对内嵌件大纵深皿筒形薄量蔓件注蔓成量的特点，对其成量工 艺进行了详细的分析，并给出了工艺参数的调整步骤和可能出现问题的解决方法幢们； 林永南，刘琼针对带有嵌件的塑件在注射成形时动模和定模合模间隙不易确定的问 题，引入了最小功率损失理论获得该问隙的分布心；马懿卿在介绍塑料熔体充模流 4 第一章绪诊 动特征的基础上，通过系统分析理想充模模型，并联系多级注射原理，提出了分段 设计原则及参数选择方案窿2 1 ；y o s h i i ，t 等运用多层成型技术，将厚壁电熔管件分为 多层注射成型，因每层树脂厚度较薄，使模内冷却时间明显减少，缩短生产周期他副。 1 2 3 反变形研究现状 上海交通大学的胡成亮等人：创建了弹塑性一弹性三维耦合模型，同步计算齿 坯的弹塑性变形和模具的弹性变形，研究了齿形凹模和齿轮锻件的弹性变形行为， 分析了模腔的弹性扩张规律和齿件的弹性回复规律根据变形后齿廓的非渐开线特 性，提出了反变形迭代修正法并用于修正齿形凹模，以获得满足精度要求的目标齿 件口4 1 ；张宾，章争荣，肖小亭等人提出一种依靠数值模拟得到塑件反变形网格三维 模型，并进行逆向造型，进而设计塑件注射模具型腔的方法，并通过数值模拟验证 反变形模型能减少产品翘曲变形，提高产品的精度乜朝；西北工大的卜昆，赵杰等人 利用p r o c a s t 软件对涡轮叶片的铸造过程进行模拟分析，并计算出涡轮叶片的精铸 位移场，进一步利用此位移场对模具设计进行优化，效果明显心6 1 ；耿东平等人根据 变形数据统计分析，对6 1 1 0 型号柴油发动机缸盖进行反变形设计，解决了气道位置 度超差的问题，虽然和注塑工艺有较大差异，而且塑料材料的收缩比金属材料收缩 更加复杂，但是我们仍可以将此经验用于注塑模的设计心 ；f r b i g l a r i 等人利用反 变形方法及模糊控制理论进行多工位压铸模的设计，以最终产品的形状作为尺寸基 点，通过模糊控制理论来检测每一时间增步反变形后的产品边界是否达到设计要求 汹3 ；c h e nx i a o j i n g 等人利用尺寸预测模型和反变形补偿模型两个数学模型，通过对 产品的残余应力的计算获得产品脱模后的变形量，并以预测变形量为基础，对模具 进行重新设计乜钔；l i nh a i r o n g 等人运用弹塑性弯曲理论，根据对表面抗力的计算， 利用反变形的方法解决焊接处的角度变形问题口叫。 1 2 4 注塑c a e 软件发展现状 注射模c a e 主要包括模具结构分析、运动分析、装配及干涉检查、成型过程分 析等。大型的三维设计软件如u g 、p r o e 、c a t i a 等均有一些基本的模块供模具结 构分析和运动分析。如u g 中嵌有世界上最权威的机械系统动力学分析软件a d a m s 的简化模块、结构分析软件a n s y s 、n a s t r a n 的简化模块等，可以满足模具设计 的要求。但注射流动模拟过程就必须采用专门的流动模拟c a e 软件口。c a e 是利 用计算机对塑料熔体在模腔中的流动、保压、冷却等过程进行模拟。它能提高塑料 模具及产品的生产效率和质量，减少试模次数和修模时间，从而缩短塑料产品设计、 广东工业大学硕士学位论文 模具设计、模具制造周期，使塑料产品快速实现模塑生产及投放市场。用计算机进 行熔料的流动模拟就是以塑料材料的粘度、比热和密度等数据，以熔料