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(机械设计及理论专业论文)新型橡胶注射成型硫化机开发及成型机理研究.pdf.pdf 免费下载
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文档简介
学位论文数据集 中图分类号t q 3 2 0 6 6 3学科分类号 4 6 0 2 0 论文编号 1 0 01 0 2 0 0 7 0 3 8 2 密级 1 学位授予单位代码 1 0 0 i 0 学位授予单位名称北京化t 大学 作者姓名黄娜斌学号2 0 0 4 0 0 0 3 8 2 获学位专业名称机械没计及理论获学位专业代码 0 8 0 2 0 3 非金属材料成型 课题米源自选项目研究方向 理论与设备设计 论文题目新型橡胶注射成型硫化机开发及成型机理研究 注射成型 橡胶 c a e 技术 t a g u c h id o e 技术 关键词 t 艺参数优化 收缩 翘曲 论文答辩日期 2 0 0 6 年6 月4 日术论文类型 开发研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师江波教授北京化上大学机械设计及理论 非金属材料成犁 评阅人l许澍华教授北京化工大学 理论与设备设计 评阅人2曹志清教授北京化 l 人学机械设计 评阅人3王丽副教授北京石油化上学院化工过程机械 评阅人4 评阅人5 答辩委员会主席 曹忠清教授北京化工大学机械设计 非金属材料成型 答辩委员li 午澍华教授北京化 下大学 理论与设备没计 答辩委员2王丽副教授北京石油化工学院化工过程机械 答辩委员3 答辩委员4 答辩委员5 注 一 论文类型 1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二 中图分类号在 中国图书资料分类法 查询 三 学科分类号在中华人民共和国国家标准 g b t1 3 7 4 5 9 学科分类与代码 中 查询 四 论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 碍 l 卜 t 摘要 新型橡胶注射成型硫化机开发及成型机理研究 摘要 本文的工作主要包括两部分 一新型f i f o 橡胶注射成型硫化机的设 计研发 二注射成型过程数值模拟的研究 在第一部分中 介绍了橡胶注射成型工艺及设备的发展状况 阐述了 橡胶注射成型机的特点 对各类塑料注射成型机和橡胶注射成型机的结构 及其特点进行了分析 结合橡胶注射成型硫化机的特殊工艺要求 自主设 计了f i f o 式x z l 1 0 0 0 x 1 6 0 0 橡胶注射成型硫化机 该型式装置综合了 柱塞式注射装置和螺杆式注射装置的优点 具有结构紧凑 注射精确度高 物料塑化充分 在料筒内停留时间均匀 更换物料方便 节省能耗 合模 时间短 模具高度自动适调 可以实现快速 稳定 可靠地锁模的特点 文中阐述了橡胶注射成型机主要特性参数的选取依据 对注射装置 合模 装置以及液压传动系统等进行了设计 完成了x z l 1 0 0 0 x 1 6 0 0 橡胶注射 成型硫化机主要部件的图纸设计 通过该类机型的研制 可以为我国新型 f i f o 橡胶注射机的理论研究和系列开发提供科学依据 在第二部分中 借助注射成型c a e 模拟软件m o l d f l o w 采用t a g u c h i d o e 试验设计技术 对注塑成型过程进行了数值模拟分析 并通过试验 对模拟分析结果进行了验证 首先 采用c a e 技术对电话机面板外壳注 塑成型充填 后充填 保压及冷却过程进行模拟 分析注塑成型过程可能 出现的熔接线 气穴 沉降斑 体积收缩和翘曲变形等缺陷 探讨合理确 北京化工大学硕 学位论文 定注塑成型工艺参数的途径 其次 在对注塑成型充填 后充填过程数值 模拟分析的基础上 考察不同的保压压力 不同的保压形式 恒压保压 线性保压 阶跃式保压 之下 浇口凝固时间 制品质量 重量变化 沉 降斑 体积收缩 的变化 从而确定最佳的保压压力和保压形式 提高制 品质量 最后 将注射成型c a e 技术与t a g u c h id o e 试验设计技术相结 一 合 在综合平衡法 极差分析法的指导下 对制品收缩 沉降斑和残余应 一 力等多指标参数优化问题进行了设计与分析 并基于工业产品 研究工艺 参数对收缩率变化和翘曲变形的影响 通过正交试验的极差分析优化工艺 参数 再结合产品试验来验证结论的准确性 最终达到参数最优配置 关键词 注射成型 橡胶 c a e 技术 t a g u c h id o e 技术 工艺参数优化 收缩 翘曲 毽 l o o o o o o o 摘要 i l 一 卜 d e v e l o p m e n to fn e v s t y l er u b b e ri n j e c t i o n m o l d i n gv u l c a n i z a t i o nm a c h i n ea n ds t u d yo f m o l d i n gm e c h a n i s m a b s t r a c t t h ep r e s e n tt h e s i sp a y sag r e a ta t t e n t i o no nd e s i g na n dd e v e l o p m e n to f n e w s t y l e r u b b e ri n j e c t i o n m o l d i n gv u l c a n i z a t i o nm a c h i n e a n ds t u d yo f i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s sn u m e r i c a ls i m u l a t i o n i nt h ef i r s tp a r t t h ed e v e l o p m e n ts t a t u so fr u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n g p r o c e s s a n de q u i p m e n tw a si n t r o d u c e d c h a r a c t e r i s t i c so fr u b b e ri n j e c t i o n m o l d i n gm a c h i n ew e r ee x p l a i n e d a n dt h es t r u c t u r ea n di t sc h a r a c t e r i s t i c so f p l a s t i ci n j e c t i o nm o l d i n g m a c h i n ea n dr u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n gm a c h i n ew e r e a n a l y z e d i nc o n n e c t i o nw i t ht h es p e c i f i cp r o c e s sr e q u i r e m e n t s w ed e s i g n e dt h e f i f o t y p e x z l i o o o x l 6 0 0r u b b e r i n j e c t i o nm o l d i n g v u l c a n i z a t i o n m a c h i n ei n d e p e n d e n t l y t h i st y p eo fd e v i c es y n t h e s i z e dt h ea d v a n t a g e so fr a m i n j e c t i o na p p a r a t u s a n dr e c i p r o c a t i n g s c r e wi n j e c t i o na p p a r a t u sw i t ht h e f o l l o w i n gc h a r a c t e r i s t i c s c o m p a c ts t r u c t u r e h i g h p r e c i s i o n i n j e c t i o n a b u n d a n ti nm a t e r i a lp l a s t i c i z a t i o n m o r eh o m o g e n e o u sr e s i d e n c et i m ei nt h e m a t e r i a lb a r r e l t of a c i l i t a t et h er e p l a c e m e n to fm a t e r i a l s e n e r g ys a v i n g s w i t h h i 北京化工大学硕士学位论文 as h o r tc l a m p i n gt i m e d i eh i g h l ya d a p t i v e a u t o m a t i c r a p i d s t a b l ea n dr e l i a b l e d a m p i n g t h ep a p e rd e s c r i b e sh o wt o d e f i n et h em a i nc h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r so fr u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n gm a c h i n e t h ei n j e c t i o na p p a r a t u s c l a m p i n ga p p a r a t u sa n dh y d r a u l i cc o n t r o ls y s t e mw e r ed e s i g n e da n das e to f d e s i g nd r a w i n g s f o r t h ex z l 1 0 0 0 x 1 6 0 0r u b b e r i n j e c t i o nm o l d i n g v u l c a n i z a t i o nm a c h i n ew a sc o m p l e t e d d e v e l o p m e n to ft h ee q u i p m e n tw i l l p r o v i d er u b b e ri n j e c t i o nm a c h i n ef o rt h ef u r t h e rt h e o r e t i c a ls t u d ya n dl a yt h e f o u n d a t i o nf o rt h ed e v e l o p m e n ts e r i e s t h ep a p e rd e s c r i b e sh o wt od e f i n et h e m a i nc h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e r so fr u b b e r i n j e c t i o nm o l d i n gm a c h i n e t h e i n j e c t i o na p p a r a t u s c l a m p i n ga p p a r a t u sa n dh y d r a u l i cc o n t r o ls y s t e mw e r e d e s i g n e d a n dd e s i g nd r a w i n g so fm a i np a r t sf o rt h ex z l 1 0 0 0 x 1 6 0 0r u b b e r i n j e c t i o nm o l d i n gv u l c a n i z a t i o nm a c h i n ew e r ec o m p l e t e d d e v e l o p m e n to f t h i 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c l u d i n gw e l dl i n e s a i rt r a p s s i n km a r k s h r i n k a g ea n dw a r p a g ew e r ea n a l y z e d a n dt h e nt h e i v 一 o f 气 产 a p p r o a c ho fd e f i n i n gt h ep r o c e s s i n gp a r a m e t e ra p p r o p r i a t e l yw a s d i s c u s s e d s e c o n d a r y b a s e do nn u m e r i c a ls i m u l a t i o na n a l y s i so ff i l l i n g p a c k i n gp r o c e s s o fi n j e c t i o nm o l d i n g t h ev a r i a t i o no fs p r u ef r e e z i n gt i m ea n dq u a l i t yo fp a r t s s u c ha sw e i g h tv a r i a t i o n s i n km a r ka n dv o l u m e t r i cs h r i n k a g e w i t hd i f f e r e n t p r e s s u r e sa n df o r m s s u c ha ss t a t i o n a r yp r e s s u r e l i n e a rp r e s s u r ea n ds t e p p r e s s u r e w a sa n a l y z e d t h e r e b yw ec a nd e f i n et h eo p t i m a lp r e s s u r ea n d p r e s s u r ef o r m a n di m p r o v et h eq u a l i t yo fp a r t s a tl a s t b a s e do nt h e c o m b i n a t i o no fi n j e c t 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r u b b e r c a et e c h n o l o g y t a g u c h id o e t e c h n o l o g y p r o c e s so p t i m i z a t i o n s h r i n k a g e w a r p a g e v 北京化工大学硕士学位论文 v l 1 知 目录 目录 第一章绪论 1 1 1 前言 l 1 2 塑料注射成型机的发展概况 1 1 2 1 塑料注射成型机塑化 注射机构的发展 4 1 2 2 塑料注射成型机合模装置的发展 5 1 2 3 塑料注射成型机液压传动及控制系统的发展 6 1 3 橡胶注射成型技术的发展概况 7 1 3 1 橡胶注射成型制品的发展需求 7 1 3 2 橡胶注射成型设备结构种类的发展 8 1 3 3 橡胶注射成型机的发展概况 1 1 1 4 注射成型工艺的发展状况 1 4 1 4 1 抽真空注射成型工艺 1 4 1 4 2 冷流道注射成型工艺 1 5 1 4 3 气体辅助注射成型工艺 1 6 1 4 4 水辅助注射成型工艺 1 6 1 4 5 反应注射成型技术 1 6 1 4 6 动态注射成型技术 1 7 1 5 前人的研究成果 1 7 1 5 1 注射机结构方面的研究概况 1 7 1 5 2 注射充模流动和保压等过程理论研究发展概况 1 8 1 6 课题来源及研究内容 1 9 1 6 1 课题来源 1 9 1 6 2 课题内容 1 9 1 6 3 研究意义 1 9 第二章橡胶注射成型硫化机工作原理及设计 2 l 2 1 注射机类型 2 1 v n 北京化工大学硕士学位论文 2 1 1 卧式注射机 2 1 2 1 2 立式注射机 o o oo o i m 2 2 2 1 3 角式注射机 2 2 2 1 4 多工位注射机 2 3 2 2 注射装置的结构分析 2 3 2 2 1 螺杆挤出式注射装置 2 3 2 2 2 柱塞式注射装置 2 5 2 2 3 往复螺杆式注射装置 2 5 2 3 注射机合模装置 2 7 2 3 1 直压式合模装置 0 0000 00 2 7 2 3 2 液压机械式合模装置 3 l 2 3 3 二次动作式合模装置 3 4 2 4 橡胶注射机液压驱动及控制系统的设计置 3 6 2 4 1 注射机液压驱动装置 3 6 2 4 2 注射机控制系统部分 3 7 2 5x z l 一1 0 0 0 x 1 6 0 0 橡胶注射成型硫化机的设计 3 8 2 5 1 橡胶注射成型硫化机注射装置结构设计 4 0 2 5 2 橡胶注射成型硫化机合模装置结构设计 4 5 2 5 3 橡胶注射成型硫化机液压驱动装置结构设计 4 6 第三章注射成型过程模拟分析 5 3 3 1 基于c a e 技术注射成型充模流动数值模拟分析 5 3 3 1 1 注塑成型c a e 技术 5 3 3 1 2 注塑成型充填 后充填过程数值模拟 5 4 3 1 3 模拟结果及分析 6 0 3 1 4 结 念 6 3 3 2 基于c a e 技术注射成型保压过程模拟分析 6 3 3 2 1 j 叵压保压结果与分析 6 4 3 2 2 线性保压结果与分析 6 5 3 2 3 阶跃式保压结果与分析 6 7 3 2 4 结论 6 8 3 3 基于t a g u c h id o e 试验设计法注塑成型制品质量控制 6 9 3 3 1 注塑成型模拟分析c a e 技术 6 9 寸 一 j 卜 目录 3 3 2 实验设计d o e 技术 3 3 3 注塑成型c a e 数值模拟分析 3 3 4 实验结果分析和讨论 3 3 5 结论 7 0 7 0 7 3 7 5 第四章注射成型过程实验研究 7 7 4 1 注塑成型c a e 数值模拟分析 7 7 4 1 1 控制方程 7 7 4 1 2 材料选用以及参数和优化指标的确定 7 7 4 1 3c a e 模拟分析结果 7 8 4 1 4c a e 模拟实验结果分析和讨论 7 9 4 2 注塑成型工艺参数优化试验研究 8 l 4 2 1 实验目的 8 1 4 2 2 实验方案 8 l 4 2 3 实验工艺条件 o oa loo o oooo 8 2 4 2 4 实验步骤 8 3 4 2 5 试验参数设置及其结果 8 4 4 2 6 试验结果分析和讨论 8 5 4 3 误差分析 9 l 4 4 讨论 一 9 1 第五章结论 9 3 参考文献 9 5 弋 致谢 9 9 研究成果及发表的学术论文 1 0 1 导师及作者简介 1 0 3 i x 北京化工大学硕士学位论文 c o n t e n t s c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1f o r e w o r d 1 1 2d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no f p l a s t i ci n j e c t i o nm o l d i n gm a c h i n e 1 1 2 1d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fp l a s t i c a t i o na n di n j e c t i o na p p a r a t u so fp l a s t i c i n j e c t i o nm o l d i n g m a c h i n e 4 1 2 2d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fc l a m p i n ga p p a r a t u so fp l a s t i ci n j e c t i o n m o l d i n g m a c h i n e 5 1 2 3d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fh y d r a u l i cc o n t r o ls y s t e mo fp l a s t i ci n j e c t i o n m o l d i n gm a c h i n e 6 1 3d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no f r u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n gt e c h n o l o g y 7 1 3 1d e v e l o p m e n to f r u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n gp a r t sr e q u i r e m e n t 7 1 3 2d e v e l o p m e n to fs t r u c t u r e so fr u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n gm a c h i n e 8 1 3 3d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fr u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n gm a c h i n e 11 1 4d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no f i n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s i n g 1 4 1 4 1d e v e l o p m e n to f v a c u u mi n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s i n g 1 4 1 4 2d e v e l o p m e n to f c o l ds p r u ei n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s i n g 1 5 1 4 3d e v e l o p m e n to fg a s a s s i s t e di n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s i n g 16 1 4 4d e v e l o p m e n to fw a t e r a s s i s t e di n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s i n g 1 6 1 4 5d e v e l o p m e n to f r e a c t i v ei n j e c t i o nm o l d i n g p r o c e s s i n g 1 6 1 4 6d e v e l o p m e n to fd y n a m i cp a c k i n gi n j e c t i o nm o l d i n gp r o c e s s i n g 1 7 1 5r e s e a r c hf i n d i n g so f p r e d e c e s s o r 1 7 1 5 1d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fs t r u c t u r e so fr u b b e ri n j e c t i o nm o l d i n gm a c h i n e 17 1 5 2d e v e l o p m e n ts i t u a t i o no ff i l l i n gf l o wo fi n j e c t i o nm o l d i n 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