摘要：在薄壁件的注射成型生产过程中,减小体积收缩率和翘曲变形有一定的挑战性。在本研究中，浅薄壁塑件（厚度0.7mm）采用木纤维聚合复合材料（聚丙烯（PP）+ 50%的木粉），并对其进行注射成型模拟。对薄壁件在不同工艺条件下体积收缩和翘曲变形进行评估，得到不同填充后的参数，如模具温度，冷却时间，保压压力和保压时间。分析表明，冷却时间和保压时间对收缩和翘曲的影响较小；然而在成型过程中，追求最佳参数是为使薄壁件取得最佳效果。浇口附近的体积收缩率小于流道末端填充位置。本项研究结果还表明，体积收缩与制品测出的翘曲变形有关。因而最佳的参数范围：模具温度40-45℃；冷却时间20-30s；保压压力为注射压力（P注射 ）的0.85；保压时间15-20s，从而取得最佳结果：即体积收缩率和翘曲变形量最小。69195

毕业论文关键词： 木纤维聚合物   薄壁件   注塑模具   体积收缩   翘曲变形

1.引言

目前行业趋势是生产薄、轻、小、环保的产品。通力合作以降低原材料成本和提高生产率（每小时）包括降低零件的厚度[1-4]，并使用低成本材料，如木纤维填料[5-10]，取代热塑性复合材料中的玻璃纤维填料。

Azaman等[7]研究发现，浅薄壁塑件优先考虑采用木纤维聚合物复合成型材料，因为这样可以使得残余应力和翘曲变形更低。在零件设计中，浅薄壁塑件的结构刚性比扁平、薄壁件更大，因此，可以用更少的材料加工出更经济的制品。Rahman等[8]通过对窗户框架加工进行仿真，研究一种稻壳高分子复合材料的加工性能。通过对实心和空心两种设计方案研究，对每个设计的填充周期，制造成本，设计耐久性方面的的优点和缺点进行了比较。

据Sanadi等[11]报道，木纤维热塑性复合材料一般必须在温度230℃下进行处理，才可使碳纤维降解最小化。低温处理会使模具型腔中聚合物熔体流动困难，这最终会导致模塑制品体积收缩率和翘曲变形不一致，尤其是薄壁件。

据Jacques [12]，制品较厚的部分因冷却不平衡造成应力分布不均匀，最终导致翘曲变形。因此，最薄的部分最容易翘曲。Cheng等[13]已经提出了几种方法来减少薄壁件的翘曲变形，考虑零件形状的设计、模具系统设计、冷却系统和成型工艺参数。在设计薄壁零件时，模具型腔和型芯的温度应保持均匀，以确保整个制品的冷却速度一致。目前已经发现模具温度对薄壁件出现翘曲变形的影响最大。因此，减小翘曲变形是提高注塑制品质量的首要任务之一。

Ozcelik和Sonat [14]报道，保压压力对最终产品的翘曲变形影响最大，与无填料套管相比，当套管填充15%碳纤维增强聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（PC/ABS），其结构强度最大。同样，Liao等[15]确定了薄壁塑件（手机壳）减少收缩率和翘曲变形的最适宜条件。保压压力对收缩和翘曲变形影响最大。Zheng等[16]发现在纤维增强热塑性模具的实验和模拟中，高保压压力会减小收缩和翘曲变形。

Tang等[2]发现影响翘曲变形最重要的因素是熔体温度和保压时间，其次是保压压力。而填充时间并不是影响薄板的显著因素。Chiang [17]报道，在薄壳制品的注塑成型中，模具温度是影响强度、收缩和翘曲最显著的参数。

Huang和Tai [18]表明保压压力对翘曲变形的影响最大，其次是模具温度、熔体温度和保压时间。然而，本项研究发现模具温度与熔体温度之间的相互作用是影响模塑薄壳制品最显著的因素。Bushko和 Vijay [19]报道，较高和低较的保压压力会影响几何平板的翘曲、收缩和残余应力分布。