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模具加热系统温度场的均匀性是高质量塑料制品生产的重要技术指标,模具温度过高,会使塑料制品收缩率增大,尺寸精度下降,表面产生花斑,失去光泽,并导致脱模困难;温度过低,使得塑料熔体粘度降低,流动阻力增大,产生短射现象,使得物料交联固化不充分,机械强度受影响。然而模具加热系统的热源主要来自于放置在热板中的多个相互独立的电热管,由于各电热管功率、管间距、散热环境等因素的不同,加之塑料制品品种繁多,模具结构各异,使得模具加热系统设计难度大,模具型腔温度场的均匀性,很难达到精密塑料制品生产的要求。目前尚无一种成熟的理论来指导模具加热系统的热源强度及其空间分布设计。模具加热系统热源强度的求解是一个典型的热传导反问题,即在给定的温度场解的条件下(本文采用温度场实验方法),求解电热管的加载工况。本文在归纳总结国内外热传导多源项反演理论的基础上,探索了一种简捷有效的反应成型模具加热系统多源项反演算法,为模具加热系统温度场均匀性设计提供理论参考。论文的主要创新研究工作如下:(1)通过研究模具加热系统传热机理,将加热系统分为内部反应固化温度场和外部可控温度场,通过接触界面边界条件,建立耦合温度场数学模型。采用数值模拟技术,首先模拟BMC塑料固化反应温度场,将获得的内部固化反应温度场作为外部可控温度场数值模拟的内载荷,进而完成模具加热系统耦合温度场的数值模拟。(2)根据反应成型模具加热系统的传热特性,结合线性热传导叠加原理,构造了模具加热系统热传导多源项反演算法,针对反演问题的不适定性,通过选择平方范数来提高反演稳定性和精度。(3)设计单型腔反应固化成型模具,开发温度控制系统,完成实验平台的搭建。通过测量模具型腔温度,作为热传导多源项反演的输入数据。采用热源误差敏度分析法,定量分析实验测量误差,为改进电热管及模具的制造精度提供依据,从而降低实验误差。反演结果与实验结果吻合较好,反映出不合理的热源强度分布及其加热工艺,是模具加热系统温度场不均匀的主要成因。(4)根据目标温度场的均匀性要求,改进模具加热工艺,构造模具型腔表面的升温曲线,进行了二次反演。二次反演结果表明模具型腔温度场的均匀性已达到目标要求,并且加热效率明显得到改善。为了验证本文所提的反演算法不失一般性,设计了多型腔模具,同样取得了较优的反演结果。