文档介绍：本科毕业设计外文翻译
题目:
优化的注射反应成型工艺
学院:
机械自动化学院
专业:
机械工程及自动化
学号:
7
学生姓名:
尹文锋
指导教师:
邹光明
日期:
2013年4月
Optimization Of The Reactive Injection moulding process
Muc and P. Saj
Struct Multidisc Optim 27, 110–119 (2004)
DOI -003-0354-z
优化的注射反应成型工艺
阿莫西、帕斯捷
Struct Multidisc Optim 27, 110–119 (2004)
优化的注射反应成型工艺
摘要这篇论文的目的是讨论在有限体积和注射成型工艺流程的结合中应用遗传算法的可能性。首先,对基本流、热、质量和流变关系进行检查。其次,随着参数优化过程的进行,检查数值模拟的可能性这一类问题。接下来,制定优化的目标,注射成型方法和凝料凝固总的注射时间,被称为固化程度,而固化程度被用来衡量技术过程的有效性。在该过程中,从各种各样的参数特征中,热源的温度(在模具的周围放置电加热器)以离散化的形式被选择为设计变量。为了说明给出建议方法的有效性,二维平面问题得到解决。
关键词优化仿真热塑性材料固化过程
1 对注射成型反应过程的描述
成性反应是在由合成树脂(例如环氧基、聚氨酯等)为材料的产品生产当中广泛运用的一种方法,尤其当产品具有庞大和复杂的几何结构时,这个过程具有几个特点,包括可靠性高,可以得到产品的预期特征,例如外力下变形小,机械强度高,良好的介电性能。然而,用注射成型反应制造零部件的过程对温度、注射压力等工艺参数的变化很敏感。
一般来说,注射成型反应的过程可以描述如下图一。首先,准备过程包括将预热的内部组件(型芯,线圈等)安装到模具当中,同时,混合树脂等原料。然后,将树脂的最终混合物在适当的条件下存储起来。接下来,预热过的模具将会闭合,树脂等聚合物将会被注入型腔,整个填充过程就开始了。流体将会穿过模具内部的部件,直到整个模具型腔被充满。在这个阶段当中,热量主要由模具壁传导给塑料熔体,所以流体的温度不是均匀的。在此过程当中,聚合过程也同时开始,因此在填充过程中的总时间应该不会太长。在另一方面,如果树脂固化得太早,整个型腔就会填充不满。一旦填充过程结束,填充后阶段就开始了,从最终产品的质量来看,这个阶段是最重要的。因为固化过程应该在最合适的条件下进行,这就意味着应该从距离浇口最远的地方开始凝固,最后才是浇口附近的地方凝固。固化过程是一个放出很多热量的化学反应。因此,它也明显的影响着热传递。固化材料的化学收缩,导致凝固以后体积的缩小,是这个过程中一个额外的现象。因此,应该采取一些措施(例如进料加压等)来防止最终产品中的一些缩孔和缩松。二次热处理将会作为固化反应的最终阶段。将该组件从模具中取出,放在一个炉子中进行热处理。这样操作的主要目的是释放残余热应力。
从描述当中,可以看到,通过注射成型得到的合格零件(在这个意义上得到
的最终产品)高度依赖注射过程中各种参数。因为注射成型工艺通常通过数值模拟、对能够被指定和解决开发出基于数值分析、流程优化的方法,用这种方法,只通过控制工艺条件,就可以达到优化注射成型方法的目的。应该强调的是所有问题都牵涉到最优化(这里不考虑模具的形状)。这个优化设计的过程是全新的,对于工艺设计师来说是个挑战性的任务。与结构优化相比,对过程的优化是困难的,因为成型工艺不是稳定的条件而是非线性的复杂的问题。对于聚合物加工过程的研究,这里只有几份工程报告。然而,可能会注意到,在引用的一些报告当中,过程优化问题主要集中在设计模具最佳的形状设之中。
2 管理关系
对于非等温的注射成型工艺,最基本的方程组应该描述工艺过程的不同阶段。例如方程(1)描述流体在填充过程中的行为,(2)描述了从模具壁传导热量的传热分析,(3描述了在固化过程当中,反应的特性和和复杂的流变学(如黏度和凝固动力学)特性。纳威斯托克方程组,辅以一组附加的描述黏度和固化动力学关系的方程,在造型等问题中经常被用到。在牛顿流体考虑粘性的情况下,纳威斯托克基本方程组应该被写成积分的形式。
混合配置产品
二次热处理
模具
注射系统
稳定的温度+排气
树
脂
着
色
剂
增
韧
剂
填
料
固
化
剂
图1 注射成型反应过程的示意图
(1)
或者写成等效差分的形式:
∂W∂t+△.(Fc-Fv)=Q,
其中
上述关系描述了质量、动能和能量通过固定体积Ω的边界∂Ω。这里有两个通量向量Fc和Fv,第一个和流体中对流的数量有关。通常它被称为对流通量矢