【文章內容簡介】 的基礎上 ， 再 根據(jù)試驗結果提出試驗收縮模型，然后計算翹曲變形。 90 年代，鄭州工學院的申長雨等幾位學者提出了翹曲變形系數(shù)的概念，主要考 慮溫度不均勻分布引起翹曲變形，并采用數(shù)值Abstract 5 計算方法計算出了翹曲變形系數(shù)。而后，采用彈性不變形理論、有限單元法計算溫度應力，利用大連理工大學的結構分析程序來計算出翹曲大小 [5]。 2020 年西北工業(yè)大學的吳建軍等人用一維粘彈性本構方程求解了塑件的殘余應力，用懸臂梁理論求解了用品的變形 [6,7]。華中理工大學的盧義強博士用薄板理論分析制品的翹曲變形，將制品的面內變形看作平面應力問題，將面向變形看作薄板彎曲問題，兩類變形疊加后，采用平面問題及薄板彎曲問題的有限元法計算制品在三維空間坐標內的變形 [8]。 內容 汽車注塑薄殼件是一種典型的注塑加工零件，翹曲是其制造過程中的主要缺陷。汽車諸多注塑薄殼件制品由翹曲引起的形狀偏差會嚴重影響產(chǎn)品的裝配精度。注塑成型過程是一個高度非線性、時變性的多參數(shù)作用過程。由于此過程具有多個參數(shù)相互作用并隨時間變化的特性，所以每個參數(shù)對最后制件質量的優(yōu)劣都具有不同程度的影響。為了減少最終制件的質量缺陷、提高生產(chǎn)質量，需要對整個成型周期中工藝參數(shù)的值進行檢測控制，使對最終制件質量影響較大的工藝參數(shù)值能保持在最佳的范圍內，從而確保最終制件質量達到最優(yōu)。 本 文從以下幾方面展開對汽車薄殼注塑件成形翹曲變形的研究 ： （ 1）分析汽車薄殼件注塑成型模擬過程中一些主要的工藝參數(shù)，如注射溫度、模具溫度、注射壓力、注射時間、保壓壓力、保壓時間等對工件翹曲變形的影響。 （ 2）確定了汽車薄殼件成形過程中翹曲缺陷控制方法：一是修改工件的幾何形狀；二是改變注塑模具的結構；三是調整工藝參數(shù)。 課題采取的技術路線 通過對收集相關資料和文獻的分析研究，以薄殼件為研究對象，進行薄殼件澆注成型的研究，主要是對填充、保壓、冷卻、翹曲過程的分析，獲取薄殼塑料零件翹曲變形的原因，針對汽車 薄殼注塑件注塑成形過程中的翹曲缺陷，研究出薄殼塑料件翹曲變形的控制技術。 大學本科畢業(yè)論文 6 2 注塑成型 注塑成型 （ 簡稱注塑 ） 是將塑料原料加工成制品的主要方法，可成型各種的塑料制品。由于它具有應用面廣、成型周期短、生產(chǎn)效率高、易成型形狀復雜的制品、制品精度高、生產(chǎn)操作容易實現(xiàn)機械化和自動化等多方面的優(yōu)點，因此在整個塑料制品生產(chǎn)行業(yè) 中，占有非常重要的地位。在注塑成型生產(chǎn)中，塑料、注塑機和注塑 具是三個必不可少的物質條件。 塑料是一種以樹脂為主要成分，加入各種能夠改善其加工及使用性能的添加劑，在特定溫度、壓力等 條件的作用下，能夠制成設計要求的形狀，并可在常溫、常壓下保持此形狀的一類高分子材料。塑料一般在常溫下是玻璃態(tài)，若加熱則變?yōu)楦邚棏B(tài)，進而變?yōu)檎沉鲬B(tài)，此時具有優(yōu)良的可塑性。在塑料成形過程中，除極少數(shù)幾種工藝外，均要求塑料處于粘流態(tài)。 塑料組成及分類 塑料的組成 樹脂是塑料的主要成分，它決定著塑料的基本性能。樹脂按其來源可分為天然樹脂和合成脂。天然樹脂來自大自然，如蛋白質和琥珀等。合成樹脂的種類繁多，但塑料工業(yè)經(jīng)常使用的樹脂主要有幾十種。除樹脂外，絕大部分的塑料中還需加入各種添加劑以改善其 加工及使用性能。常用的添加劑種類有增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、阻燃劑、填料及發(fā)泡劑等。 樹脂是高分子化合物，其分子由無數(shù)個單 體構成，這些單體單元稱為鏈節(jié)。樹脂的一個分子中可以包含數(shù)百、數(shù)千 甚至數(shù)十萬個鏈節(jié)，因此樹脂的相對分子質量 （ 即分子量 ） 可以由數(shù)萬、數(shù)十萬到數(shù)百萬。塑料的種類很多，尚未有明確的分類標準。目前常用的分類方法是按塑料材料受熱后的性能表現(xiàn)不同，分為熱塑性塑料和熱固性塑料，其中熱塑性塑料發(fā)展最快、產(chǎn)量最多、用途最廣。 塑料的分類 塑料目前尚無確切的分類，一般分類如下： （ 1） 按塑 料的物理化學性能分 ： 熱塑性塑料：在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。 熱固性塑料：因受熱或其它條件能固化成不熔不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。 （ 2） 按塑料 的 用選分 ： 通用塑料： 一 般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、Abstract 7 聚氯乙烯等。 工程塑料： 一 般指能承受一定的外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結構件的塑料。如 ABS（ 丙烯腈 丁二烯 苯乙烯共聚物 ） 、尼龍、聚礬等。 特種塑料： 一 般指具有 特種功能（如耐熱、自潤滑等），應用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有機硅等。 （ 3） 按塑料成型方法分 ： 模壓塑料：供模壓用的樹脂混合料。如一般熱固性塑料。 層壓塑料：指浸有樹脂的纖維織物，可經(jīng)疊合、熱壓結合而成為整體材料。 注射、擠出和吹塑塑料： 一 般指能在料筒溫度下熔融、流動，在模具中迅速硬化的樹脂混合 塑料 。如一般熱塑性塑料。 澆鑄塑料：能在無壓或稍加壓力的情況下，傾注于模具中能硬化成一定形狀制品的液態(tài)樹脂混合料。 反應注射模塑料：一般指液態(tài)原材料，加壓注入模腔內，使其反應固化制得成品。如聚氨脂類。 （ 4） 按塑 料半制品和制品分 ： 模塑粉：又稱塑料粉，主要由熱固性樹脂（如酚醛）和填料等經(jīng)充分混合、按壓、粉碎而得。如酚醛塑料粉。 增強塑料：加有增強材料而某些力學性能比原樹脂有較大提高的一類塑料。泡沫塑料：整體內合有無數(shù)微孔的塑料。 薄膜：一般指厚度在 毫米以下的平整而柔軟的塑料制品。 塑料的優(yōu)點及應用領域 塑料的優(yōu)點 不同種類的塑料具有不同的優(yōu)點，綜合起來可歸納如下 ： 質量輕、密度不 均勻、 比強度高 、 耐化學腐蝕能力強 、 絕緣性能好 、 光學性能好 、 具有多種防護性能 、 加工性能好、經(jīng)濟效益顯著。應該指 出的是，塑料也存在一些缺點，在應用中受到一定的限制。一般塑料的剛性差、耐熱性差 ， 在低溫下易開裂 ， 塑料的導熱系數(shù)小，這對散熱而言很不利 ； 塑料易燃燒，在光和熱作用下性能容易變壞，發(fā)生老化現(xiàn)象等。所以，在選擇塑料時要注意揚長避短。 塑料的應用領域 目前，塑料制品主要應用在以下領域 ： （ l） 包裝領域塑料的最大消費市場是包裝，在發(fā)達國家塑料制品的消費總量中，包裝材料占 1/4 以上。 （ 2） 建筑領域由于塑料材料的綜合性能和節(jié)能效果較好，塑料在建筑領域中具有廣泛的應用，如塑料門窗、塑料內外墻裝飾材料等的大量使 用。 大學本科畢業(yè)論文 8 （ 3） 電子電器領域隨著計算機、光學復印機和其他商用辦公設備及電子產(chǎn)品的設計迅速向短、小、輕、薄 的 方向發(fā)展，塑料在電子電器工業(yè)領域的應用量也越來越大。 （ 4） 汽車領域汽車生產(chǎn)廠家對減輕汽車車體重量的迫切要求，促進了塑料在汽車領域中的應用。目前，高強度、質量輕的塑料制品正廣泛應用在交通運輸領域中。 （ 5） 醫(yī)療衛(wèi)生領域醫(yī)用塑料制品己成為塑料材料向高技術、高附加值發(fā)展的一個主要方向，并在生物和醫(yī)學工程研究領域中發(fā)展成為一門相當重要的邊緣學科。比如人造骨和人造肺等的應用。 （ 6） 農(nóng)業(yè)領域新型地膜、功能性農(nóng)膜和可 降解薄膜等已成為當今農(nóng)業(yè)領域中新的研究、應用趨勢。塑料在生活用品、文體用品和化工等領域也有很大應用?，F(xiàn)在，塑料正在迅速進入國防、宇航、海洋開發(fā)和信息產(chǎn)業(yè)等技術領域，并逐漸向其他領域拓寬。 注塑成型就是利用塑料的可擠壓性和可模塑性，首先將松散的粒料或粉狀成型物料從注塑機的料斗中送入高溫的料筒內加熱熔融塑化，使之成為粘液態(tài)熔體，然后在柱塞或螺桿的高壓推動下，以很大的流速通過料筒前端的噴嘴注射進入閉合的模具中，經(jīng)過保壓冷卻定型后，開啟模具便可以從模腔中脫出具有一定形狀和尺寸的塑件。 主要工藝參數(shù) 注射壓力 注射壓力是指注射時螺桿或柱塞頭部作用于熔體上的壓力。 注射速度 注射速度是指螺桿在注射時的移動速度，其單位為 cm/s。除注射速度外，還可以用注射速率、注射時間等來表示。 熔料溫度 熔料溫度 （ 料溫 ） 指塑化塑料的溫度和從噴嘴射出的熔體溫度，前者稱為塑化溫度，后者稱為熔體溫度。 模 具溫度 模具溫度是指與制品接觸的模具型腔表面的溫度。 保壓壓力 保壓壓力是指對型腔內塑料熔體進行壓實以及維持向型腔內進行補料流動所需要的壓力。 保壓時間 保壓時間是指保壓壓力持續(xù)作用的時間。 冷卻時間 冷卻時間指保壓結束到開啟模具所經(jīng)歷的時間。 工藝參數(shù)對注塑成型的影響 注塑制品的變形影響產(chǎn)品的最終形狀和尺寸精度。產(chǎn)品變形的根本原因是收縮不均勻，而影響收縮的因素主要有材料的性能、冷卻均勻性和工藝參數(shù) [9]。為了減小變形，必須了解各種工藝參數(shù)對制品變形的影響。 保壓壓力 保壓壓力對收縮 有直接的影響 ， 不同的保壓壓力對體積收縮有不同的影響，一般 隨著保壓壓力增加， 翹曲 變形量 先 減小 ，然后 再 增加 。這是因為較高的保壓壓力使充入模腔的塑料 增加，從而降低產(chǎn)品的收縮，減小變形 量 。 Abstract 9 模具溫度 模具溫度對翹曲量和體積收縮的影響很小。提高模具溫度，能減少翹曲量，但是減少量很小。 充模時間 對非結晶型塑料平板變形的影響不 大，不如 保壓壓力、冷卻時間對翹曲變形的影響那樣有明顯的趨勢。 熔體溫度 熔體溫度 低，成型 過程 中殘余應力大沒有時間釋放而引起翹曲變形 ，而 太高的熔體溫度 又 容易造成樹脂的降解。 所以 熔體溫度高易造成體積收縮而產(chǎn)生變形，合適的熔體溫度可以減小變形。 注射時間和模具溫度 注射時間和模具溫度在考察范圍內對變形的影響很小。注射時間短，塑料充模速度快，從而變形小，模具溫度提高，可降低殘余應力和體積 收縮率，但是這兩個因素對變形的影響不顯著。 保壓時間 保壓時間對非結晶型塑料平板的翹曲變形影響很小， 由于保壓時間長時收縮率小，所以 隨著保壓時間的增加，平板的變形逐漸減少，直至基本保持不變。 注塑機是進行注塑成型的必備條件之一，注塑機按塑料在料筒中的塑化方式分為螺桿式和柱塞式兩種。但按其外形又可分為立式、臥式和直角式三種，目前較為常用的是臥式螺桿注塑機。 注塑機由注塑系統(tǒng)、鎖模裝置和液壓傳動與電器控制系統(tǒng)組成。模具 是為了將塑料原料成型成某種形狀而用來承接射出塑料熔體的部件。模具雖不是注塑機的