随着HDPE管在城市给排水、建筑给排水、城市燃气、农用排灌以及石油化工等诸多领域的应用,与之配套的HDPE球阀需求也大大增加。为了使HDPE塑料球阀在安装和使用上达到要求,常采用厚壁和钢塑复合方式增加其强度,降低使用时的蠕变性。然而钢塑复合增强的厚壁HDPE球阀在生产过程中存在两个问题:一是厚壁塑料球阀的收缩大;二是如果钢骨架设计不当,在注塑过程中容易发生变形。随着CAE技术的广泛应用,计算机辅助设计已经在产品开发和设计中起到了举足轻重的作用,不仅节约了开发的成本和时间,而且为一些分析研究提供了可靠的科学依据。本课题利用注塑成型分析软件Moldflow,模拟分析注塑工艺条件对球阀收缩性的影响。再利用Moldflow和ANSYS耦合方法模拟钢网嵌件在球阀注塑过程中的形变,从而优化钢网的直径和结构。模拟分析的结果表明:(1)厚壁球阀的收缩性与注塑工艺条件有较大关系。保压时间,熔体温度和模具温度是其主要的影响因素。保压时间越长,补缩作用越明显,使得制品成型后的收缩性大幅度减小。熔体温度对芯层的影响较大,较低的熔体温度能有效减小芯层的收缩率,这说明对于芯层,热收缩起主导作用。模具温度主要影响表层的收缩率,较低的模具温度能减小表层的收缩率。通过正交试验优化的工艺参数为:熔体温度230℃,模具温度50℃,保压压力为注射压力的90%,保压时间1500s。(2)通过ANSYS的形变分析模拟,钢网嵌件在模具型腔中的形变主要与钢丝直径和钢网结构有关。5mm直径钢丝的形变比3mm直径钢丝的形变降低了近60%,然而随着钢丝直径的进一步增大,形变减小的趋势变缓。从钢网结构考虑,纵向排列8根钢丝是较理想的结构,此时钢网嵌件的最大形变为0.566mm,符合球阀的使用要求。