精密成形工程

作者：吉建华, 李忠捷, 马艺涛, 谢飞鹏, 谢鹏程

单位：1.北京化工大学 a.机电工程学院 b.有机无机复合材料全国重点实验室,北京 100029; <br>2.广州恒佳精工科技有限公司,广州 510710

关键词：薄壁圆筒,注射成型,残余应力,联合仿真,有限元

基金：宁波市科技创新2025重大专项（2023Z029）

目的 针对高温、高压服役工况下聚合物薄壁圆筒构件的注射成型质量引发结构性能下降的问题,探究注射成型工艺对其结构性能的影响规律,确定构件的最优注射成型工艺。方法 采用Moldex3D、Digimat-MAP及Abaqus数值仿真软件,对成型工艺和结构性能进行联合仿真分析。首先进行注射成型模拟并获取热残余应力分布,再将残余应力场映射至结构网格中,作为初始条件进行动态结构仿真。通过正交试验,探究了注射速度、熔体温度、模具温度、保压压力与保压时间5个关键工艺参数对残余应力的影响规律。结果 模具温度、保压压力和保压时间是影响薄壁圆筒构件残余应力的主要因素,经工艺优化后,圆筒最大热残余应力降低98.37%,应力分布均匀性显著改善。动态结构仿真结果表明,残余应力对圆筒在压力加载初期的应力分布具有影响,是极端服役工况初期诱发结构失效的主要原因。结论 建立了多物理场联合仿真方法与工艺优化策略,提高了聚合物薄壁圆筒结构成型工艺与结构性能的预测准确性,确定了薄壁圆筒的最优注射成型工艺参数,大幅降低残余应力水平,改善了薄壁圆筒在极端服役工况下的力学响应行为。

来源：2025年第11期

《精密成形工程》期刊编辑部

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