文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
透明塑料板件注射-压缩成型工艺的模拟研究
姓名:李毅超
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:张宜生
2011-01-11
华中科技大学硕士学位论文

摘要
随着塑料工业的迅速发展,大尺寸透明制件被越来越广泛的应用在汽车、航空等
领域,如制造车窗玻璃、大型机用透明覆盖件。由于其特殊的应用领域,这类制件
必须具有优良的力学、光学方面的性能。然而如何制定合理的工艺来制造这类高质
量制件是一个亟待解决的问题。较早的研究发现,采用传统的注射成型工艺制造大
尺寸透明塑料平板件时,成型过程中型腔内压力、温度、纤维流线等参数的非均匀
分布会导致熔体内部残余应力的产生,使制件在成型结束后各部分,特别是边角部
位产生严重的收缩、翘曲等现象,从而严重影响其力学、光学等方面的性能。为解
决这一问题,一种改进的注射压缩成型方法受到关注,特别是在成型过程分析以及
工艺参数的优化方面。
与注射成型工艺相比,注射压缩加工工艺允许动模进行运动,使其在注射阶段
的末尾对熔体进行压缩。这一额外的步骤有利于控制熔体表面压力、温度的均匀分
布与冷却,从而从根本上消除制件残余应力与收缩不均的问题。然而国内对此项技
术的研究才刚刚起步,对成型过程中型腔内各参数的变化情况、工艺的使用范围与
注意事项都知之甚少。而这些信息对采用此种工艺制定特定制件的加工工艺流程至
关重要。
本文采用计算机数值模拟技术,以非线性数值模拟算法为基础,采用多物理场全
耦合计算的方法对不同形状成型件的注射压缩成型工艺过程进行了全方位的模拟
仿真分析,并将其成型结果与传统注射成型工艺进行了比较,得出以下结论:
使用注射压缩成型工艺时,成型结束时型腔内的压力趋于一致;压缩速度、起
始模具张开高度、注射压缩转换时间分别会对型腔内压力曲线的幅值,变化剧烈程
度以及相位产生影响。
与传统注射成型工艺相比,注射压缩工艺能够显著降低制成件体积收缩率;成
型过程中熔体的纤维流线长度与温度变化会对制件收缩率产生影响。较短的纤维流
线,较均匀的温度分布能够获得更小、更均匀的制件体积收缩率。

I
华中科技大学硕士学位论文

注射压缩成型工艺并不适用于制造任意形状的制件,对于不规则几何形状制件
的成型,熔体在转角与变截面处流动受阻会引起堆积现象,致使压缩过程中熔体不
同区域纤维流线被不均匀的拉伸,影响制成件质量。所以注射压缩工艺更适用于制
造对称形状的制件。

关键词:注射压缩成型;多物理场;数值模拟;纤维流长;收缩率

II
华中科技大学硕士学位论文

Abstract
With the rapid development of polymer engineering, large transparent polymer parts
are widely used in automobile and aerospace industries, for example, the fabrication of car
glasses and large transparent aeroplane coverings. Due to their unique applications, they
should have good mechanical and optical qualities. However, how to design fit procedure
to produce such high-quality products is a great concern. Earlier research turned out that
when traditional injection molding is used to make such large transparent polymer parts,
non-uniform distribution of pressure, temperature and fiber flow line on the product may
give rise to residual stress during the molding process and bring about unequal shrinkage
on different points of the product, especially edge and angle areas, after molding