微结构注塑成型螺杆头组件的研究--《北京化工大学》2013年硕士论文
微结构注塑成型螺杆头组件的研究
【摘要】：微结构注塑成型技术是在传统注塑成型技术基础上发展起来的新型注塑成型技术,主要是对注射量的控制精度要求高。对于注射装置,影响注射量精度的主要因素包括成型温度、注射速度、注射压力和保压压力。注塑成型螺杆头组件对成型过程中的压力建立的快慢起着非常重要的作用,其中的止逆环承担了保证注射量精确度的任务,止逆环启闭的灵敏性对注塑成型制品的质量重复精度有着重要的影响。
为了研究止逆环启闭对注射量的影响,本论文通过数值模拟的方法对微结构注塑成型机的环形止逆环的结构参数进行了优选,使止逆环在注塑过程中的启闭灵敏性达到更高的要求。本论文从螺槽的横截面积与止逆环的流通截面积比、止逆环和密封环接触面与螺杆轴线的夹角、止逆环的位移量、止逆环内表面有无沟槽这四个方面,设计出9种不同结构参数的止逆环。在Solidworks和Gambit建立的流道几何模型和有限元模型基础上,利用Polyflow软件对熔体在每一种结构参数止逆环流道中的非牛顿流体等温流动进行了三维数值模拟计算,针对初选的止逆环,进行了不同注射速度的数值模拟计算与实验研究,分析了注射速度对止逆环闭合的影响。通过对计算结果以及实验结果的分析研究,得出如下结论：
1、在塑化和注射过程中,止逆环左右两端面压力差的变化及大小对其启闭影响重大。
2、在选取影响止逆环左右两端面压力差的变化及大小的止逆环结构参数时,螺槽的横截面积与止逆环的流通截面积比为1时最好,即两处的横截面积相当时最佳；止逆环和密封环接触面与螺杆轴线的夹角以60°为宜；止逆环的位移量取螺杆均化段螺槽深度的1.5倍时最好；可通过减小止逆环内径的办法代替沟槽来增大止逆环两端面的压力差。
3、在保证制品质量的前提下,注射速度越高,止逆环两端面的压力差越大,止逆环闭合的也越快,熔体的泄漏量越小,注射量精度越高。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京化工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TQ320.52【目录】：
学位论文数据集3-4摘要4-6ABSTRACT6-16第一章 绪论16-24 1.1 微结构注塑成型技术16-18
1.1.1 微结构注塑成型技术的含义16-17
1.1.2 微结构注塑成型产品的应用17-18 1.2 微结构注塑成型技术的国内外研究概况18-19
1.2.1 微结构注塑成型的理论及其数值模拟技术18
1.2.2 微结构注塑成型工艺18-19 1.3 注塑成型止逆环的研究概况19-22
1.3.1 螺杆头组件的基本结构19-20
1.3.2 止逆环功能原理简介20-21
1.3.3 止逆环的类型21
1.3.4 止逆环的设计21-22 1.4 本课题研究的主要内容和意义22-24
1.4.1 本课题研究的目的和意义22-23
1.4.2 本课题研究的主要内容23-24第二章 数值模拟流动的基本计算及模型建立24-34 2.1 流动模拟的理论基础24-31
2.1.1 物理模型24-26
2.1.2 数学模型26-28
2.1.3 瞬态有限元模型28-31 2.2 工艺参数的选择与计算和物性参数的确定31-34
2.2.1 工艺参数的选择与计算31-33
2.2.2 物性参数的确定33-34第三章 止逆环流场的模拟计算及研究34-46 3.1 瞬态有限元模型止逆环流场的模拟计算34-35
3.1.1 模拟计算34
3.1.2 流场模型参数设定34-35 3.2 塑化阶段的模拟计算结果研究35-40
3.2.1 压力场分析35-36
3.2.2 速度场分析36-37
3.2.3 剪切速率场和粘度场分析37-40 3.3 注射阶段的模拟计算结果研究40-44
3.3.1 压力场分析40-41
3.3.2 速度场分析41-42
3.3.3 剪切速率场和粘度场分析42-44 3.4 本章小结44-46第四章 不同结构参数下止逆环的流场模拟计算与研究46-80 4.1 止逆环结构参数的选择46-48 4.2 塑化阶段不同结构参数止逆环的模拟计算与研究48-63
4.2.1 不同内径参数的止逆环流道压力场计算与研究48-52
4.2.2 不同夹角参数的止逆环流道压力场计算与研究52-55
4.2.3 不同位移量的止逆环流道压力场计算与研究55-59
4.2.4 内表面有沟槽的止逆环流道压力场计算与研究59-63 4.3 注射阶段不同结构参数止逆环的模拟计算与研究63-78
4.3.1 不同内径参数的止逆环流道压力场计算与研究63-66
4.3.2 不同夹角参数的止逆环流道压力场计算与研究66-70
4.3.3 不同位移量的止逆环流道压力场计算与研究70-74
4.3.4 内表面有沟槽的止逆环流道压力场计算与研究74-78 4.4 本章小结78-80第五章 不同注射速度下的止逆环流场模拟计算与实验研究80-88 5.1 注射速度参数的选择80 5.2 不同注射速度下止逆环1流场模拟计算结果的比较与研究80-83
5.2.1 不同注射速度下止逆环1两端面的压力差曲线80-82
5.2.2 不同注射速度下止逆环1两端面压力差曲线的比较82-83 5.3 实验条件83 5.4 实验内容和数据分析83-86
5.4.1 实验内容83-85
5.4.2 数据分析85-86 5.5 本章小结86-88第六章 结论与展望88-90 6.1 主要结论和成果88-89 6.2 展望89-90参考文献90-92致谢92-94研究成果及发表的学术论文94-96作者及导师简介96-98附录98-99
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