论文部分内容阅读
近年来,高分子复合材料储罐在实际应用中逐渐被接受并在特殊领域得到推广,但是,国内储罐由于封头螺纹尺寸精度过低而严重影响了高分子复合材料储罐的整体质量及使用性能。由于储罐封头螺纹这一局部结构尺寸的精度要求较高,采用常规的注射方法设计制品结构、浇注系统以及成型工艺参数并不能达到要求;同时,后续工艺也会对螺纹尺寸产生影响,这使得储罐封头的精度控制更加困难。因此,如何确保高分子复合材料储罐封头能够精密成型已成为提高这类储罐总体质量亟待解决的问题。本文在找出影响封头螺纹尺寸的主要工艺过程的基础上,利用Moldex3D模流分析专业软件对2.5英寸储罐封头的结构、浇注系统以及成型工艺参数进行模拟优化设计,在此基础上提出对封头注射模具型腔中的螺纹直径尺寸进行预变形修正设计,以提高封头螺纹的尺寸精确性。具体工作如下:首先,对工厂生产2.5英寸高分子复合材料储罐的整个过程针对封头螺纹尺寸进行跟踪测量,并对注射成型得到的封头制品进行与吹塑过程类似的受热历程前后的测量比对,发现目前影响封头螺纹尺寸精度的主要工艺过程为注射过程。在此基础上,通过逆向构型,发现螺纹结构形状发生了变化,而且直径尺寸沿轴向和周向均不一致。利用Moldex3D模流分析专业软件,对2.5英寸储罐封头螺纹注射成型过程进行分析,提取成型后螺纹直径尺寸沿轴向的分布以确保封头螺纹的精确性。首先对封头结构进行改进设计,减小圆环主体壁厚以提高封头整体壁厚均匀性,模拟结果表明该方法可提高封头螺纹的尺寸精确性。其后,改进浇注系统设计,结果发现采用中间板进浇方式可提高螺纹中径尺寸的轴向均匀性,增加浇口的数量可提高螺纹中径的周向变形均匀性。为了研究成型工艺参数对封头及其螺纹尺寸精度的影响,采用正交模拟分析方法,找到各工艺参数对螺纹尺寸精度的影响程度;并在正交分析的基础上,采用单因素方法进一步优化了成型工艺条件。最后,以储罐封头结构、浇注系统以及工艺优化设计为基础,采用预变形修正方法设计模具型腔的螺纹直径尺寸。利用该模具注射得到的储罐封头螺纹精度满足要求。然而,这些合格封头经过后续工艺加工后部分封头的螺纹尺寸发生改变不再符合精度要求。为此,对吹塑过程进行了探索性的模拟分析,发现封头圆环主体的壁厚是决定吹塑过程对封头螺纹尺寸影响的关键因素,这说明提高封头螺纹尺寸精度必须综合考虑高分子复合材料储罐成型所涉及的众多因素。上述研究结果为储罐注射封头的结构与模具的设计以及注射工艺条件的设定提供了理论基础,对实际生产中实现高分子复合材料储罐封头精密成型具有一定的指导意义。