【摘要】：高鐵動車外風(fēng)擋是列車上的主要部件,由于體積大、形狀復(fù)雜、質(zhì)量要求高,如果采用模壓成型的生產(chǎn)方式,存在成型效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定和操作強(qiáng)度大等問題,所以采用注射成型的生產(chǎn)方式。由于外風(fēng)擋注射量大、壁薄,在注射成型后容易出現(xiàn)各種缺陷,因此對外風(fēng)擋進(jìn)行注射成型工藝參數(shù)優(yōu)化的研究是非常必要的。本文以高鐵動車外風(fēng)擋為研究對象,進(jìn)行注射成型工藝參數(shù)優(yōu)化。首先利用PRO/E軟件對高鐵動車外風(fēng)擋建模,用MOLDFLOW軟件模擬三元乙丙橡膠膠料在型腔內(nèi)的流動情況,選取5種注射方案進(jìn)行仿真,優(yōu)選出最佳注射方案,然后通過正交試驗(yàn)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法對頂出時(shí)的體積收縮率和縮痕指數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,最終得到最佳注射工藝參數(shù)組合,并用MOLDFLOW軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證,得到優(yōu)化后的頂出時(shí)的體積收縮率和縮痕指數(shù)。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)通過閱讀國內(nèi)外大量的相關(guān)文獻(xiàn)資料,對高鐵動車外風(fēng)擋、注射成型技術(shù)的CAE和注射成型工藝優(yōu)化算法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。對影響高鐵動車外風(fēng)擋質(zhì)量問題的主要工藝參數(shù)進(jìn)行了分析,并介紹了高鐵動車外風(fēng)擋的體積收縮和縮痕產(chǎn)生的機(jī)理、影響因素和解決措施進(jìn)行了分析。(2)利用PRO/E軟件對外風(fēng)擋建模,先設(shè)計(jì)5種注射方案,使用MOLDFLOW對橡膠外風(fēng)擋進(jìn)行注射成型仿真,通過比較五種方案的填充時(shí)間、最大鎖模力、氣穴數(shù)、熔接線、注射壓力以及壁上剪切應(yīng)力選擇了注射口數(shù)目為8的方案。(3)通過正交試驗(yàn),利用MOLDFLOW軟件研究了各個(gè)注射工藝參數(shù)對外風(fēng)擋頂出時(shí)的體積收縮率和縮痕指數(shù)的影響。并利用極差分析、方差分析和灰色關(guān)聯(lián)度分析確定了模具溫度160℃,熔體溫度80℃,注射時(shí)間198s,保壓時(shí)間12s,保壓壓力100MPa為優(yōu)化后的最佳工藝參數(shù)組合,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,頂出時(shí)的體積收縮率為4.533%;縮痕指數(shù)分別5.712%。(4)結(jié)合正交試驗(yàn)所獲取數(shù)據(jù),運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了注射工藝參數(shù)與質(zhì)量指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系模型,用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法對外風(fēng)擋頂出時(shí)的體積收縮率和縮痕指數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,確定了模具溫度158.0082℃、熔體溫度76.3803℃、注射時(shí)間198.8881s、保壓時(shí)間12.6091s、保壓壓力100.6631MPa為優(yōu)化后的最佳工藝參數(shù)組合,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行仿真驗(yàn)證,得到仿真得到的頂出時(shí)的體積收縮率為4.347%,縮痕指數(shù)為5.527%。
【圖文】：

1.2.1 高鐵外風(fēng)擋的類型高鐵動車外風(fēng)擋屬于橡膠產(chǎn)品，主要分為三種類型：（1）半包式裙板型橡膠外風(fēng)擋這種外風(fēng)擋主要是將橡膠裙板安裝在高鐵列車車廂之間，縮短車體之間的間隔距離，用以減小高鐵在運(yùn)行過程中的行駛阻力。這種橡膠外風(fēng)擋主要在歐洲國家應(yīng)用較多，國內(nèi)的 CRH1 型列車上也安裝了這種橡膠外風(fēng)擋。（2）半包式橡膠 U 型外風(fēng)擋目前，我國國內(nèi)大多數(shù)高鐵應(yīng)用的是這種 U 型橡膠外風(fēng)擋，這種 U 型風(fēng)擋安裝在車體兩端，實(shí)現(xiàn)車廂與車廂之間的圓滑過渡，降低高鐵在行駛過程中的空氣阻力，降低噪音。U 型外風(fēng)擋目前主要應(yīng)用在我國 和諧號 動車組上。（3）全包式外風(fēng)擋我國最新研制的 復(fù)興號 動車組行駛速度已經(jīng)達(dá)到 350km/h，，當(dāng)車體速度超過 350km/h 時(shí)，空氣阻力加大不僅會影響車輛的行駛還會產(chǎn)生噪音影響乘客的安全舒適性。

基于 MOLDFLOW 橡膠風(fēng)擋注射成型工藝參數(shù)優(yōu)化研究圖，采用 PRO/E 軟件建模。綜合上述因素，合理設(shè)置注射口的數(shù)目和位置，為后續(xù)注射工藝參數(shù)優(yōu)化做好鋪墊。由于外風(fēng)擋處于動車車廂的連接處，常常處于風(fēng)吹日曬的工作環(huán)境，同時(shí)需要抗老化、抗撕裂等性能，三元乙丙橡膠適用溫度范圍廣，最低使用溫度-40~-60℃可長期在 130℃環(huán)境中使用。因此選取三元乙丙橡膠作為外風(fēng)擋生產(chǎn)材料。由圖 3-1 所示，高鐵動車外風(fēng)擋截面是 U 型結(jié)構(gòu)，截面是 U 型，長度方向上有折彎，屬于大型非對稱橡膠制品，生產(chǎn)用的橡膠材料是三元乙丙橡膠，其密度為3 31.103 kg10 m ，外形尺寸為 2400×527×244mm，上端部壁厚為 20mm，下端連接處壁厚 7mm，為后續(xù)注射成型 CAE 網(wǎng)格的劃分邊長提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U266;TQ330.6

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉文文;匡唐清;賴德煒;潘俊宇;付偉;;管件流體-彈丸輔助注射成型實(shí)驗(yàn)初步研究[J];塑料工業(yè);2016年11期

2 錢伯章;;信越有機(jī)硅美國公司樹脂引入新的光學(xué)透明有機(jī)硅液體注射成型材料[J];精細(xì)石油化工進(jìn)展;2016年06期

3 賀芳芳;;二次注射成型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析[J];工程塑料應(yīng)用;2017年05期

4 馮建明;謝邦互;楊鳴波;;高分子材料多熔體多次注射成型初探[J];實(shí)驗(yàn)室研究與探索;2016年01期

5 蔣洪斌;;ABS注射成型過程中常見的兩個(gè)技術(shù)問題分析[J];現(xiàn)代職業(yè)教育;2016年30期

6 ;PLA注射成型獲突破[J];塑料工業(yè);2010年08期

7 匡唐清;周建源;熊國良;;水輔助注射成型充模過程的數(shù)值模擬研究[J];模具工業(yè);2008年01期

8 曹賀坤;任崇榮;周正發(fā);任鳳梅;徐衛(wèi)兵;;高分子在陶瓷注射成型中的應(yīng)用和進(jìn)展[J];上海塑料;2008年01期

9 匡唐清;周建源;熊國良;;水輔助注射成型保壓過程的數(shù)值模擬研究[J];模具工業(yè);2008年04期

10 君軒;;反應(yīng)性注射成型[J];世界橡膠工業(yè);2008年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 陸穎;張凱;楊斌;楊偉;馮建民;楊鳴波;;多熔體多次注射成型聚烯烴制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集[C];2011年

2 戴文利;薛良;王鵬駒;;聚酰胺1010精密注射成型收縮率的研究[A];2001年工程塑料應(yīng)用及模具技術(shù)交流會論文集[C];2001年

3 丁宏;郭隱彪;;塑料氣輔注射成型新工藝[A];福建省科協(xié)第五屆學(xué)術(shù)年會數(shù)字化制造及其它先進(jìn)制造技術(shù)專題學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

4 謝鵬程;楊衛(wèi)民;丁玉梅;;精密注射成型若干關(guān)鍵問題的研究[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

5 吳宏;閻博文;蔣根杰;黃建;郭少云;;二次注射成型聚丙烯固熔界面形態(tài)結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的研究[A];2010年全國高分子材料科學(xué)與工程研討會學(xué)術(shù)論文集（上冊）[C];2010年

6 陸鳴;;聚苯砜醚注射成型[A];工程塑料優(yōu)選論文集[C];1993年

7 楊鳴波;鄭國強(qiáng);楊偉;謝邦互;馮建民;;氣體輔助注射成型制品的形態(tài)結(jié)構(gòu)[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集（上冊）[C];2007年

8 劉偉;楊現(xiàn)鋒;謝志鵬;賈翠;;厚截面陶瓷部件的注射成型水萃取脫脂研究[A];第十六屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2010年

9 吳敬敬;張瑞巖;馮建;楊鳴波;;多熔體多次注射成型中芯層熔體粘度對皮層熔體形態(tài)結(jié)構(gòu)演變的影響[A];2013年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集——主題N：高分子加工與成型[C];2013年

10 黃良平;劉剛;崔澤龍;宋春華;江光輝;陳孟平;;橡膠制品注射成型氣泡產(chǎn)生原因探討[A];第二屆全國橡膠制品技術(shù)研討會論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 ;注射成型稀土永磁體（粒）制造技術(shù)及產(chǎn)品[N];科技日報(bào);2003年

2 ;歐洲制定金屬注射成型鋼材標(biāo)準(zhǔn)[N];中國冶金報(bào);2003年

3 特約記者 陳鴻應(yīng);巴斯夫在華建金屬注射成型基地[N];中國化工報(bào);2012年

4 文言;伊之密計(jì)劃推出世界最大鎂合金注射成型機(jī)器[N];中國有色金屬報(bào);2015年

5 實(shí)習(xí)記者 危麗瓊;目標(biāo)：精密 高速 零缺陷[N];中國化工報(bào);2007年

6 本報(bào)記者 曲照貴 通訊員 王森;需求升級推動注塑設(shè)備躍高端[N];中國化工報(bào);2012年

7 張友根;我國注塑設(shè)備研發(fā)方向及需要解決的問題[N];中國包裝報(bào);2010年

8 劉玲;山東工陶院做先進(jìn)陶瓷國內(nèi)領(lǐng)軍者[N];淄博日報(bào);2018年

9 本報(bào)記者 龐利萍;塑料精密成型：一步到位精準(zhǔn)控制[N];中國化工報(bào);2012年

10 ;歐洲粉末冶金協(xié)會[N];中國有色金屬報(bào);2000年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李又兵;低頻振動注射對聚合物流變行為及試樣結(jié)構(gòu)與性能的研究[D];四川大學(xué);2005年

2 張志連;先進(jìn)先出式注射成型機(jī)的研制和數(shù)值模擬及質(zhì)量控制[D];北京化工大學(xué);2007年

3 謝鵬程;精密注射成型若干關(guān)鍵問題的研究[D];北京化工大學(xué);2007年

4 劉東雷;高光無痕注射成型工藝技術(shù)研究[D];南昌大學(xué);2010年

5 劉憲虎;水輔助注射成型高密度聚乙烯（HDPE）形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

6 盧鋼;車用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料注射成型充填過程的SPH模擬[D];湖南大學(xué);2018年

7 唐艷;幾種含碳納米管復(fù)合體系的制備、表征及相關(guān)應(yīng)用研究[D];中南大學(xué);2012年

8 趙海濱;微孔發(fā)泡注射成型制備三維多孔聚乳酸骨組織工程支架研究[D];華南理工大學(xué);2013年

9 李健輝;基于表面模型的塑料注射成型殘余應(yīng)力與翹曲變形研究[D];華中科技大學(xué);2009年

10 楚純朋;微流控芯片注射成型及模內(nèi)鍵合研究[D];中南大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 馮翰林;基于MOLDFLOW橡膠風(fēng)擋注射成型工藝參數(shù)優(yōu)化研究[D];青島科技大學(xué);2019年

2 陳勃新;基于晶粒定向技術(shù)的壓電陶瓷注射成型設(shè)備及工藝研究[D];陜西科技大學(xué);2019年

3 孟健;二次注射成型數(shù)值模擬及其工程應(yīng)用[D];鄭州大學(xué);2019年

4 李政;金屬粉末注射成型用官能化聚丙烯酸酯粘結(jié)劑的合成與研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

5 車應(yīng)田;電動車頭罩分級注射成型多目標(biāo)優(yōu)化研究[D];昆明理工大學(xué);2018年

6 裴一洲;基于翻新胎注射成型實(shí)心胎設(shè)備的設(shè)計(jì)研究[D];青島科技大學(xué);2013年

7 牛振標(biāo);注射成型粘結(jié)Nd-Fe-B磁體的制備及應(yīng)用性能研究[D];中國計(jì)量大學(xué);2017年

8 楊萌萌;基于注射成型的Al_2O_3陶瓷3D打印技術(shù)工藝研究[D];蘭州大學(xué);2018年

9 石玉潔;陶瓷注射成型平臺的搭建及0.94NBT-0.06BT壓電陶瓷體系的注射制備研究[D];陜西科技大學(xué);2018年

10 丁加新;水輔注射成型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制品殘余壁厚研究[D];浙江大學(xué);2017年

本文編號：2616995