钢网增强HDPE球阀注射成型的CAE分析_黄俊东.pdf

浙江工业大学硕士学位论文 i 钢网增强 HDPE 球阀注射成型的 CAE 分析 摘 要 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：熔体温度浙江工业大学硕士学位论文 ii 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。关键词：关键词：钢网增强 HDPE，收缩，形变分析，嵌入成型 浙江工业大学硕士学位论文 iii ANALYZING OF INJECTION MOLDING STEEL NET REINFORCED HDPE BALL VALVE BY CAE SOFTWARE ABSTRACT As the HDPE pipe been widely used in the urban water supply and drainage,building water supply and drainage,city gas supply,agricultural irrigation and petrochemical fields,the demand of HDPE ball valve is increasing.In order to meet the requirement of installing and using,the thick wall and the steel-plastic composite way are often used to increase the strength and reduce creep.However,there are two problems involved in producing the steel-plastic composite reinforced HDPE ball valve:first,there is a big shrinkage in thick wall HDPE ball valve;second,if the steel skeletons are poorly designed,the deformation of steel skeleton likely to happen during the injection process.With the widely application of CAE technology,computer aided design has played an important role in product exploitation and design.It not only saves cost and time in exploitation,but also provides some reliable scientific basis.The subject,analyzed the influence of shrinkage in different molding parameter by using injection molding software Moldflow.Then,b