[00760297]气辅注塑成形全三维模拟系统的研发及应用

主要研究内容：1)研究建立了气辅注塑成形过程的全三维数学模型和数值算法，开发出全三维气辅注塑成形模拟分析系统，能够实现气辅注塑成形过程中压力场、速度场、温度场的全三维分析计算。2)研究开发了气辅注塑成形模拟可视化后处理系统，能够实现分析结果的三维动态显示；3)利用物理实验和三维模拟系统，较为系统全面地研究了工艺参数对气辅注塑成形的影响规律，同时也验证了所开发系统的有效性。项目特点：目前国内外对气辅注塑成形模拟技术的研究大多集中在基于Hele-Shaw薄壁假设的2.5维模拟的研究上，即不考虑制品厚度方向上物理量的变化，气体穿透长度大多是通过经验公式来近似判断。由于气辅制品大都壁厚不均匀，因此2.5维模拟系统对气体穿透程度、形态和气指形态、幅度等的描述不够准确清晰。该项目没有采用传统的Hele-Shaw薄壁假设，全面考虑了物理量在三个方向的影响和变化，提出了全三维的气辅注塑成形数学模型和数值算法，开发出了相应的模拟分析系统和后处理系统，计算结果更加准确，适用性更强。应用范围：该项目研究成果主要应用于气辅注塑产品研发、工艺优化设计、气辅模具优化设计、气辅注塑制品质量控制等方面，在设计生产过程中对气辅注塑过程进行模拟比较，使得模具设计中气道的位置分布、截面形状和尺寸更加合理，能较好地解决成形后制品表面的收缩痕、手指效应和气体吹穿等缺陷，能有效减少试模次数以及由此造成的人力、资金上的浪费，缩短研发周期。研究成果具有自主知识产权，成本低，易于推广应用，特别适合于中国中小型塑料模具及塑料制品生产企业，有利于提高其技术水平和设计能力，提高生产效率和产品质量，增强其整体竞争力，具有广泛的应用前景和显著的社会效益。成果及推广情况：围绕该项目的研发，获得授权发明专利2项；获得河南省教育厅科技成果一等奖1项；发表与该项目直接相关的学术论文15篇，其中，JCR4区以上SCI论文2篇，中文核心期刊9篇；作为副主编出版专著1部；培养硕士研究生2名(已毕业)。目前，项目研究成果已在浙江黄岩(浙江黄岩模具六厂，浙江嘉仁模具有限公司)和河北黄骅(黄骅市鑫伟模具厂，黄骅市北方模塑有限公司)的一些塑料模具及塑料制品生产企业得到成功应用。实践证明，该成果能够优化模具结构和生产工艺，提高了企业的产品开发效率、产品质量和试模成功率，有效降低成本。近三年来，累计为企业新增产值4978万元，新增利润1244.5万元。