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工程塑料应用
工程塑料应用

王金立

月刊

1001-3539

epa@epa1973.com

0531-85878057

250031

济南市天桥区田庄东路3号

工程塑料应用/Journal Engineering Plastics ApplicationCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。报道国内外工程用树脂、塑料及其复合材料、功能材料等高分子材料的研究、开发、加工与应用等方面的科研成果及技术改进经验。主要栏目有材料、加工、应用、测试、综术、简讯等，读者对象为从事高分子材料科研、生产及应用的工程技术人员及相关专业高校师生。
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    气体辅助注射成型时间参数的CCD响应面法多目标优化

    任清海刘秋珍耿铁
    69-74页
    查看更多>>摘要：相比于传统塑料注射成型,延迟时长和注气时长是气体辅助注射成型(简称气辅成型)特有的工艺参数,增加了气辅成型的复杂性.为了精确设计延迟时长和注气时长的取值,获得理想的气体穿透效果和气指幅度,以具有典型气辅结构的塑件为研究对象,首先采用气辅成型全三维CAE研究了延迟时长和注气时长对气辅成型质量的影响.结果表明,适当增加延迟时长,可以减小或消除气指缺陷,提高气体穿透深度行程,但过长的延迟时长会导致"短射",过短的延迟时长则会导致严重的气指缺陷;增加注气时长可以提高气体穿透效果,减少表面缺陷,降低内应力和翘曲变形,但注气时长过长时,气指内部的高压氮气会导致其撕裂而形成严重的气指缺陷,更甚者会使气辅塑件膨胀而报废.采用CCD响应面法进行多目标优化,精确设计了延迟时长和注气时长的取值,延迟时长为4 s、注气时长为10.37 s.通过CAE分析和成型试验验证,精确取值下成型的气辅塑件的气体穿透效果和气辅成型质量良好,提高了气辅成型质量和效率,可用于气辅成型实际生产.

    延迟时长注气时长气体辅助注射成型响应面法多目标优化

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    基于螺杆挤出PLA颗粒料3D打印工艺

    刘彪强钱波梁雨心胡珍涛...
    75-82页
    查看更多>>摘要：针对现有的熔融沉积成型(FDM)打印技术出丝不稳、打印速度较低以及打印材料受限等问题,通过不断优化打印参数(料筒温度、螺杆转速、挤出倍率以及打印速度),比较不同填充方式下打印件的力学性能,最终确定了针对聚乳酸(PLA)颗粒料的成型参数.基于这些成型参数,利用自制的螺杆挤出颗粒料3D打印设备展开工艺研究.结果表明,料筒温度在170℃,喷嘴温度在205℃以及挤出倍率为0.65时PLA颗粒料能够在出丝稳定性的同时保证孔隙率最小;对不同喷嘴直径稳定出丝时的螺杆转速进行数值模拟得出二者的拟合公式,以便在选用不同喷嘴直径时能够快速确定螺杆转速;蜂窝填充表现出更加优异的弯曲性能,其值为22.49 MPa,相比于网格填充的19.37 MPa提升了16.10%;网格填充表现出更佳的拉伸性能,其值为24.75 MPa相比于蜂窝填充的22.36 MPa提升了10.69%;并且随着层厚的增大打印件的表面粗糙度渐升高,从层厚0.6 mm的160.51 μm提升到层厚1.0 mm的220.38 μm,表面粗糙度升高了37.30%.

    3D打印螺杆挤出表面粗糙度填充方式数值模拟

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    基于Critic权重法多目标优化汽车B柱上饰板注塑成型工艺

    张文超吴迪王明伟李小虎...
    83-88页
    查看更多>>摘要：为解决汽车B柱上饰板注塑成型过程中出现的体积收缩和翘曲变形等缺陷问题,利用Moldex3D软件,采用滑石粉改性聚丙烯材料对其注塑成型过程进行模拟.以注射时间、熔体温度、模具温度、保压压力、保压时间为变量,体积收缩率和Z方向(产品脱模方向)的翘曲变形为目标,设计16组正交实验.利用Critic权重法对二者进行权重计算,并通过计算综合评分将多目标优化转化为单目标优化;最终通过计算综合评分的极差分析得到五个工艺参数的影响大小排序为:保压压力＞模具温度＞充填时间＞熔体温度＞保压时间,最优成型工艺参数组合为充填时间为2 s、熔体温度为240℃、模具温度为30℃、保压压力为70 MPa、保压时间为8 s.将最优成型工艺参数组合进行模拟,得到该产品的体积收缩率为5.901%,Z方向翘曲变形量为1.75 mm.与初始分析结果相比,体积收缩率降低了12.2%,Z方向翘曲变形量减小了9.04%.通过实际试模验证,产品充填完全,质量良好,符合生产要求.

    汽车B柱上饰板Moldex3D正交试验Critic权重法工艺参数优化

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    基于Moldflow的汽车把手气辅注塑工艺多目标优化

    程佳玮曹俊哲谢传颖李衡...
    89-93页
    查看更多>>摘要：汽车内饰把手是典型的棒状类零件,常采用气体辅助注射成型(GAIM)技术进行生产,以满足把手强度和轻量化要求.由于GAIM技术的成型参数多,塑件成型质量控制难度大,通过运用Moldflow模流仿真分析并结合Ta-guchi试验方法,以塑件的气体穿透长度和横截面最小壁厚为质量目标来优化成型工艺参数,选择熔体温度、模具温度、气体压力、气体保压时间和预注射量5个主要因素进行正交试验,采用极差分析研究上述5个工艺参数对气体穿透长度和横截面最小壁厚的影响规律,应用多目标综合平衡法得到优化的工艺参数组合,即熔体温度为250℃、模具温度为50℃、气体压力为10 MPa、气体保压时间为10 s、预注射量为75%.通过实际GAIM验证,塑件气体穿透效果良好,满足穿透长度和横截面最小壁厚的要求,塑件质量减轻25%以上,并具有良好的表面质量和尺寸精度,能够显著缩短成型周期,节约塑料材料,提高生产质量和效率,并满足汽车轻量化要求.

    气体辅助注射成型模流仿真分析Taguchi试验极差分析多目标优化

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    凝固浴槽的圆形自由射流数值模拟

    邓启帆王贝沈春银戴干策...
    94-100页
    查看更多>>摘要：非溶剂致相分离的干喷湿纺法所制中空纤维膜的微结构与凝固浴的流场结构密切相关.常见的凝固浴流动更新类似于圆形自由射流.该流场结构不仅影响溶液纺丝的稳定性,还影响其分相成膜时的双扩散行为.合适的湍流模型能提高计算的准确性与可靠性,因此采用9种湍流模型来模拟圆形自由射流流动,得到了不同模型下的流体速度分布、起始段长度、湍流动能(k)、卷吸量等参量结果,并与实验值及理论解进行对比分析.结果表明,在k与湍流动能耗散率(ε)中增加了两个附加项(D,E)的Launder与Sharma(LS)模型,对速度分布的预测最准确,轴向无量纲速度平均误差为7.14%,起始段长度与实验值相比平均误差最小为10.7%;Prandtl数σk对水流扩散有较大影响,通过修正σk,能提高LS模型的速度分布预测能力,当σk取0.15时,起始段与主体段的平均相对误差降至2.75%,雷诺数为6 378.2条件下的卷吸量预测平均误差为3.57%.因此,在具有圆形自由射流的凝固浴槽数值模拟中,建议采用LS模型.

    数值模拟湍流模型自由射流卷吸效应凝固浴槽

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    新能源汽车PC灯罩的注塑模具设计

    彭贤峰翁礼杰邵俊傅莹龙...
    101-107页
    查看更多>>摘要：针对某款新能源汽车聚碳酸酯(PC)灯罩的结构特点,模具采用一模两腔"L+R"形式的型腔布局.通过对产品成型的CAE分析,模具采用两组针阀式的热流道结构.根据产品外表面局部多处内凹的特征,对定模设计了结构紧凑的"弹块+斜导柱"的脱模结构,并通过机械拉钩机构保证弹块工作的可靠性.由于产品为透明塑件,因此对产品内表面的质量要求也高,又由于其结构较为复杂,产品有多处安装定位特征,对动模采用"斜导柱+滑块+成型块"的联动抽芯结构.在顶出系统方面采用了"方直顶杆+导向块+大顶块"的方式,成功解决产品顶出困难的问题.在冷却系统方面,各个大弹块及大顶块中都设有直径8 mm的独立水路,其余部位设计为直径11.5 mm的水路,将产品包在中间,组成"随形水路".模具投产后,各抽芯及顶出机构运行平稳,产品各项参数均符合要求,证明各机构设计合理,安全有效.

    聚碳酸酯灯罩机械拉钩弹块联动抽芯随形水路

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    汽车中控壳注塑模及其五次六元复合斜滑块设计

    余健陈龙李兴秀
    108-115页
    查看更多>>摘要：汽车中控壳塑件注塑模具设计中,因塑件正面和背面都需要采用斜向脱模方式脱模,特别是背面的特征组成中,特征多且构成复杂,因此为该区域特征的脱模创新设计了一种五次六元复合斜滑块机构在局部区域实施抽芯脱模,并构建了该机构的力学运动模型.该复合斜滑块机构的结构设计为:利用油缸驱动1个主体斜滑块实施主抽芯,主体斜滑块的上端设置了一个先抽芯斜滑块即上斜滑块,上斜滑块先抽芯时驱动3个斜顶、4根弹簧顶针和1个C4侧型芯镶件;主体斜滑块的下端还设置了一个先抽芯斜滑块即斜型芯,该斜型芯也先于主体斜滑块抽芯;在上斜滑块完成先抽芯后,主体斜滑块的驱动油缸先驱动斜型芯抽芯,而后再驱动主体斜滑块及其上其余5种脱模元件一起完成抽芯.为实现塑件的自动化生产,在此复合斜滑块机构设计基础上,塑件的模具结构设计成热流道两板式两次开模模具,模具中还设计了1个正面油缸斜抽芯机构和4个斜导柱滑块机构,较好地实现了塑件的自动化生产.

    汽车中控塑件斜滑块复合机构多元脱模元件注塑模具力学模型

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    医用无影灯架注射模设计

    徐文庆熊建武陈黎明胡智清...
    116-121页
    查看更多>>摘要：结合某医用无影灯架塑件注射成型的要求,选用30%玻纤增强聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯(ASA)材料用于成型.由于塑件为圆盘+双侧圆柱筒结构,针对其浇口难以开设的难题,设计了2个热浇口用于塑件模腔的浇注,保证了模腔充填的可靠性.针对塑件两侧都设置有深壁圆柱筒难以自动脱模的难题,采用分步脱模的办法,先用弹簧推动的定模顶杆在模具第一次打开时辅助推动塑件从型腔镶件中脱模,而后通过模具的第二次打开驱动动模侧的圆柱形芯从塑件中抽出,最后由注塑机顶杆推动顶针将塑件顶出而实现完全自动脱模.模具模腔布局为1模1腔,开模有两次.模具的开模顺序由设计的弹夹顺序控制器进行控制.复位弹簧也做了应用改进,除了用于推板的复位外,还用于模具模板的顺序打开控制.复位杆顶端加装耐磨垫块和底端加装橡胶垫等措施都有利于提高模具寿命.在此设计方案下制造出的模具保证了塑件的成型精度为MT3级,良品率达95.6%以上.

    医用无影灯架定模脱模热流道模具结构动模抽芯注射成型

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    分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响

    陈静莫莉花房怡闫春雷...
    122-127页
    查看更多>>摘要：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具备高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,然而碳纤维的分层缺陷会极大影响其力学性能.因此,研究分层缺陷对CFRP层合板拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学性能的影响具有重大意义.采用复合成型工艺,将聚四氟乙烯片添加到复合材料中,经成型加工制备具有分层缺陷的CFRP层合板,考察了分层区域的尺寸和形貌,研究了分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响.研究发现,分层缺陷能显著降低CFRP层合板的压缩、剪切和弯曲强度,而且分层区域面积越大,CFRP层合板压缩和弯曲强度越小,但是分层区域面积的变化对拉伸强度影响较小.

    碳纤维树脂基复合材料分层缺陷力学性能

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    国产T800级碳纤维环氧预浸料室温储存性能

    祝林王浩军郑超赵虎...
    128-134页
    查看更多>>摘要：预浸料在室温下的老化会导致预浸料理化性能与工艺性能的变化,甚至对复合材料构件的质量产生不利影响.为研究新一代国产T800级高韧性AC531环氧预浸料的室温储存性能,考察了室温储存时间对单向带与织物预浸料的树脂流动度、挥发份含量、固化反应程度以及黏性的影响,并且使用不同储存时间的预浸料制备了大厚度、大曲率L型复合材料构件,对复合材料构件的内部质量、单层固化厚度以及力学性能进行了测试.结果表明,室温储存30 d后,预浸料的树脂流动度略有降低,挥发份含量略有升高,固化度上升,单向带预浸料黏性等级变为4级,织物预浸料黏性等级变为3级,预浸料的工艺性降低,织物预浸料的黏性保持期优于单向带预浸料.储存30 d后的预浸料制备的大厚度大曲率L型复合材料构件,仍具有较高的内部质量,单层固化厚度满足要求,复合材料的弯曲强度与层间剪切强度几乎保持不变.

    预浸料储存性能树脂流动度固化度黏性力学性能内部质量

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