王麟[1]2004年在《金属粉末注射成型充模过程仿真研究及其软件开发》文中提出金属粉末注射成型(Metal Powder Injection Molding，简称MIM)的工序当中，MIM制品可能的缺陷基本都是在充模流动过程中形成的，因此开发MIM充模流动过程仿真软件，对金属粉末模具制品的设计有着重要的实际意义。 本文对MIM充模流动过程仿真软件Moldfill的开发进行了研究，采用面向对象的软件工程方法进行了系统分析与设计，使用统一建模语言(Unified Modeling Language，简称UML)建立了软件的用户模型、静态模型以及动态模型，描述了系统的功能需求、事件流程、类的结构与关系、对象之间的交互与通信、数据库结构以及输入输出文件格式。通过这种方式，优化了软件开发过程，增加了软件的可读性、稳定性以及可维护性。 在软件系统设计的基础上，使用Visual C++与Delphi编程实现了MIM充模过程仿真软件MoldFill。为了实现软件的前处理系统，提出了由边界向内部逐渐推进的有限元叁角形网格生成算法，它从STL格式文件中获取网格边界，并且将边界离散化，然后由离散化的边界点自动生成网格。为了实现充模流动分析系统，采用控制体积法跟踪流动前沿；采用有限元法进行压力场分析，并说明了粘度、流导等重要数据的迭代求解过程；采用时间与厚度方向的有限差分法进行温度场计算，推导出了温度场求解的矩阵形式。为了实现软件的图形功能，采用了OpenGL图形库编程。 应用MoldFill对W-Ni-Fe喂料在一中间有孔的型腔内的流动进行了分析计算，运行结果表明：(1)网格生成算法适应任意形状的单连通或多连通域实体，具有较高的网格质量，生成的网格满足有限元计算的要求。(2)充模流动分析系统的计算结果与专业商用软件MoldFlow MPI吻合较好，该系统可以满足实际分析的需要。(3)利用OpenGL图形库，减少了编程工作量并且提供了较高的系统性能。
蒋炳炎[2]2003年在《金属粉末注射成形流动过程研究》文中研究说明金属粉末注射成形(MIM)是粉末冶金与塑料注射成形相结合的一种高新技术，可以大批量、低成本地制造形状复杂、性能优越的产品，满足了国防、通讯、机械、汽车、医疗等行业对高性能异形关键精密零部件的需求，是当前先进制造技术领域研究的热点之一。作者采用理论分析、软件仿真和实验测试相结合的方法，主要研究了以下注射成形流动过程中的关键问题。 在MIM流动模型基本假设研究方面，为了确定重力和惯性力对流动过程的影响强度，采用量纲分析法首次分析了喂料熔体动量方程各项的量纲，结果表明虽然金属粉末喂料的密度比聚合物大5-10倍，但在MIM流动分析中，方程的粘性力项比重力项和惯性力项大2-3个数量级以上，粘性力仍为主要控制因素。忽略重力和惯性力对喂料熔体流动的影响，不仅简化了流动模型，节省了分析时间和成本，而且无需考虑注射模具设计中流道布置方式。 在MIM喂料流变方程研究方面，首次引入Cross-WLF七参数模型对MIM中非牛顿流体流动过程进行研究，针对喂料粘度模型参数求解和现有模流分析软件无拟合功能的问题，提出了自适应快速遗传算法拟合该模型参数，开发了算法软件包，得到了W-Ni-Fe高比重粉末喂料和316L不锈钢喂料粘度模型的7个参数，为高比重钨球零件和不锈钢模芯的质量预测、模具和工艺参数优化设计提供了必须的材料数据，奠定了MIM材料数据库的基础。 在MIM可视化仿真软件开发方面，为了建立软件系统模型及基于Cross-WLF粘度模型的流动分析算法，实现软件的前处理、求解器、参数拟合、数据管理和图形操作等功能，将面向对象软件工程(OOSE)与统一建模语言(UML)技术首次引入到MIM仿真软件的设计开发中，建立了软件的用户模型、静态模型和动态模型，描述了系统的功能需求、事件流程、类的结构与关系、对象之间的通信、数据库结构和输入输出文件格式等，用Visual C++与Delphi开发工具编码实现了2维MIM充模流动过程仿真软件，方便了对薄壁零件的质量预测以及模具和工艺参数的优化设计。 在MIM喂料注射成形性能研究方面，针对毛细管流变仪测试法衡量流动性能的不足，提出使用螺旋线模具测试喂料熔体的注射成形性能，创造性地设计了一套可快换浇口，模腔封闭的螺旋测试模，并在螺旋测试模上采用正交实验设计，得出了高密度重合金喂料流动长度L_m的回归公式，揭示了L_m随Q_m、P_m、△T_m和凡的变化规律，并得出工艺参数对成形性能影响的强度顺序为Qm最大，尸m与△几其次，因而改善喂料流动性能应优先控制注射速率Qm。 在MIM领域中的注射成形仿真软件应用研究方面，对不锈钢模芯零件与高比重钨球的注射成形过程进行了仿真和实验分析。不锈钢模芯零件充模仿真分析表明，由于熔体流动的“跑道效应”，采用单浇口注射成形两侧流动严重不平衡，端面四个波峰和波谷明显，中部芯柱出现欠注，并发现该零件中间芯轴处成形最困难。通过优化单浇口位置、数量和零件的结构设计后，解决了模芯芯部断裂和不良流动等问题。高比重钨球注射成形实验研究表明，喂料熔体以“喷射”方式在模腔内流动，从浇口直接射向对面动模腔，造成动模腔内顶杆与模具配合间隙的排气功能失效，熔接线增多，因此提出在模具分形面和定模板一侧开排气道以增强其排气能力，并采用高速高压注射成形工艺，解决了叁维实体类零件内部的熔接线缺陷等质量问题。 本研究是国家粉末冶金工程研究中心金属粉末注射成形技术研究项目的重要组成部分，该项目获得了2003年国家科技进步二等奖。
蒋忠兵[3]2009年在《金属粉末注射成形计算机模拟》文中进行了进一步梳理本文用有限元软件ANSYS中的CFX模块对金属粉末注射成形(Metal Injection Molding, MIM)充模过程进行了数值模拟,针对MIM充模过程模拟中亟待解决的一些问题进行了一系列的基础理论研究和数值模拟分析。在详细分析MIM喂料充模机理的基础上,假定喂料熔体为混合均匀、不可压缩的非牛顿流体,充模流动为层流。结合流体动力学和热力学理论,假设固体粉末颗粒用Euler法描述为拟流体,认为粉末颗粒与粘结剂是共同存在且相互渗透的连续流体,从Boltzmann方程出发详细推导了充模过程的质量、动量和能量守恒方程,建立了MIM粉末—粘结剂两相流模型。针对金属粉末注射成形喂料熔体的流变特性选择综合流变本构方程进行描述,并通过粘度实验数据进行了拟合修正。给出了MIM充模流动边界条件和传热边值条件的数学描述,采用VOF法对喂料熔体前沿流动进行跟踪分析。基于大型有限元分析软件ANSYS的CFX模块,给出了MIM充模过程的数学模型的算法和流程图,对MIM喂料的粘度模型进行了二次开发,并用CEL语言对其进行编译和系统集成,首次成功地将两相流模型通过ANSYS CFX应用于MIM充模过程的模拟。以试样件Ⅰ为例,模拟了MIM喂料在该试样件模腔内的流动情况,通过ANSYS CFX提供的后处理,讨论了浇口位置、注射温度、注射速度、注射压力等工艺参数对熔体充模过程的影响,并预测了MIM充模过程中部分常见缺陷产生的条件。通过对工艺参数优化的模拟结果分析,与实际注射生产的注射坯的性能一致,从而证明了两相流模型对于充模流动3D模拟的可行性和准确性。
谢磊[4]2005年在《精细微结构零件注射成型过程喷泉与收缩流动仿真及应用》文中研究指明零件重量以毫克(mg)为度量单位或几何尺寸以微米(um)为度量单位的微注射成型技术是一门新兴的先进制造技术,其源于传统的宏观注射成型技术,以制造成本低,生产周期短,易实现大规模生产的优点成为世界精密微细结构零件制造技术的研究热点之一。作者采用理论分析、软件仿真和实验测试相结合的方法研究了微注射成型过程的喷泉及收缩流动,对微注射成型模具设计和成型工艺优化具有重要的理论和实践意义。 对微流体流动模型进行了系统研究,为了准确反映微尺度条件下流体流动行为,在流动模型中引入Eringen-Okada微流体粘度模型、表面张力压力计算方程和Rosenbaum-Hatzikiriakos滑移速度模型,首次建立了考虑分子自身尺度效应、表面张力效应及模壁熔体滑移现象的微流体流动模型,并采用有限元/有限差分法实现模型的数值求解。 在微流体喷泉流动研究中,首次对微尺度流道中牛顿流体与非牛顿流体流动前沿的喷泉流动现象进行了仿真,得到了牛顿流体与非牛顿流体在喷泉流动区域的速度压力分布变化规律,并将微尺度条件下流体喷泉流动的仿真结果同宏观尺度条件下的研究成果进行比较,两者具有一致性;同时,为了研究表面张力效应对喷泉流动的影响规律,在微流体喷泉仿真中首次引入表面张力效应,得出表面张力对微流体前沿喷泉流动区域的速度压力分布影响很小,但其在流体前沿自由表面上产生切向应力使流体前沿的形状出现较大变形。 在微流体收缩流动研究中,首次对微尺度条件下聚合物熔体聚苯乙烯的4:1非等温收缩流动现象进行了仿真,得到了微尺度聚合物熔体非等温平板收缩流动速度、压力及剪切速率分布规律,并与宏观尺度下所得的仿真结果进行比较,两者具有较好的定性一致性:但是,仿真结果对熔体在中心线附近区域温度的预测结果存在误差,说明在仿真微尺度流体流动过程时对能量方程中流体传热项的基本假设及与温度相关的边界条件的设定需要进一步修正。 在微流体流动性能研究中,为了研究微流道截面形状对非等温非牛顿流体流动性能的影响规律,在微流体流动性能仿真研究中,首次引入截面比表面积值实现微流道截面形状的量化。结果表明,微流体在微流道中的流动长度与流道截面比表面积成反比关系,比表面积值越小流动长度越大:小比表面积值处,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较大,大比表面积值处,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较小,且注射压力对流动长度的影响程度总是强于熔体温度。 在微注射成型仿真优化应用方面,对实例零件导光板的微注射成型过程进行了仿真和实验,结果表明,导光板零件成型后的翘曲变形主要由于收缩不均引起,冷却不均和分子定向不均引起的翘曲变形均很小,其翘曲变形趋势为四角上翘,中心下凹。且采用矩形侧浇口注射成型时,有充填不均现象发生,在零件靠近浇口的直角部位出现流动阻滞,所需注射压力较大。通过优化浇口设计方案,采用平缝型浇口注射成型,充填不均现象得到明显改善,零件成型后变形量明显降低,解决了零件成型后翘曲变形过大的问题。
彭周[5]2006年在《陶瓷注射成形流动过程计算机模拟》文中研究说明陶瓷粉末注射成形(Ceramic Injection Molding,简称CIM)是近代粉末注射成形(Powder Injection Molding,简称PIM)技术的一个分支,它继承了粉末注射成形的所有优点,可以大批量、低成本地制造形状复杂、性能优越的产品,满足了国防、通讯、机械、汽车、医疗等行业对高性能异形关键精密零部件的需求,是当前先进制造技术领域研究的热点之一。本文采用理论分析、软件仿真和实验测试相结合的方法来模拟陶瓷粉末注射成形流动过程中的关键问题。喂料的流变特性的拟合是整个注射成形计算机模拟的关键。目前尚未有成熟的软件能够模拟陶瓷注射成形,论文针对这一现状,利用塑料注射成形的粘度公式对CIM中非牛顿流体流动过程进行仿真,针对现有模流分析软件无拟合喂料粘度功能的问题,以幂率模型为基础拟合出喂料粘度曲线,并提出改进算法拟合Cross-Arrhenius模型参数和Cross-WLF模型参数,开发了算法软件包,为陶瓷注射成形的质量预测、模具和工艺参数优化设计提供了必须的数据,奠定了CIM材料数据库的基础。在CIM领域中的注射成形仿真软件应用研究方面,对陶瓷粉末的注射成形过程进行了仿真和实验分析。用保压压力和注射速度对不同成形参数下成形坯体进行评价,确定了较适合注射温度、注射压力和注射时间等参数。与实际试验数据进行对比分析,得到了较为理想的实验效果。以上研究和分析表明,通过控制喂料的流变特性、成形工艺参数等相关因素,利用改进算法来实现计算机模拟,就能够较为成功地控制模拟的精度和效果,并满足虚拟试验需求。
封娟[6]2011年在《基于二次元与遗传算法的粉末共注射成形充填过程数值模拟研究》文中指出本文采用混合有限元/有限差分法对粉末共注射成形充填过程进行数值模拟研究和实验验证。采用高精度的二次单元格式进行压力场求解,采用遗传算法对Cross-WLF粘度模型进行研究,并对该模型进行多峰分析,通过对芯/壳层界面厚度方向的分析提出实验和数值拟合相结合的方法确定芯/壳层界面的厚度位置,并运用改进的控制体积法对芯、壳层喂料前沿进行追踪。本文共五章。第一章为绪论,主要介绍粉末共注射成形技术概况、注射成形充模流动计算机模拟研究的意义以及粉末注射成形数值求解的研究现状等。第二章首先介绍描述粉末注射充模流动的叁个数学模型：广义的Hele-Shaw流动模型、两相流模型和颗粒模型,然后介绍喂料熔体充填的叁个粘度模型：幂律模型、Cross-Arrhenius五参数粘度模型和Cross-WLF七参数粘度模型,并对喂料熔体进行粘度测量。第叁章和第四章介绍本文的主要结果。第叁章首先介绍遗传算法的基本原理和数学模型,讨论采用遗传算法研究Cross-WLF七参数粘度模型的优点,然后用遗传算法进行粘度模型参数拟合以及多峰分析,给出Cross-WLF粘度模型取得最优值时,参数的不同分布空间。研究结果显示采用遗传算法拟合精度明显优于其它算法。第四章视粉末共注射成形充填过程为Hele-Shaw流动,从连续介质所遵循的守恒方程出发,根据实际的充填过程,提出相对合理的假设,简化该流动模型对应的数学模型；利用混合有限元／有限差分法求解控制方程,在压力场的有限元求解中,采用精度高的二次单元(6结点叁角形单元)格式进行求解；对芯/壳层界面厚度方向的分析,采用实验和数值拟合的方法确定芯/壳层界面的厚度的位置,并运用改进的控制体积法对芯、壳层喂料前沿进行追踪。用Matlab进行程序开发,获得芯、壳层充模过程中的熔体前沿分布以及温度场和压力场的分布情况。最后将模拟结果与实验结果对比分析,发现在充填初期,模拟的喂料前沿位置与实验吻合较好,但随着充填的进行,两者偏差增大,其原因可能是模拟过程中没有考虑注射坯的收缩造成的。第五章为全文的总结。
张彤[7]2014年在《螺杆泵橡胶定子注模过程流态及影响因素分析》文中提出螺杆泵采油技术现如今已经得到广泛应用。螺杆泵主要是由金属转子和橡胶定子组成，其中橡胶定子衬套是螺杆泵系统的关键部件之一，其使用寿命直接影响到螺杆泵整体的使用寿命及开采效率，因此研究橡胶定子的制造过程及工艺十分重要。螺杆泵橡胶定子的制造方法一般分为压注法和注射法，但目前鲜有人从理论上定量分析生产过程中各物理参数、橡胶流动过程中各种内部参数的变化及相互联系。对此，论文开展了螺杆泵橡胶定子注模过程的仿真研究。首先构建螺杆泵橡胶定子的有限元模型，通过模流分析软件对橡胶定子注模过程进行仿真。分析浇口位置对注模过程的影响；着重研究注模过程中不同流速与填充时间、注射压力、锁模力、最大剪切速率之间的关系并确定最佳工艺参数范围；研究了等壁厚螺杆泵橡胶定子注模过程的流态，并与常规螺杆泵橡胶定子的注模流态进行对比分析，从注模角度确定了等壁厚螺杆泵的优势；通过正交试验法中极差分析，研究了对于不同目标影响因子的显着性，并确定最佳注模参数组合。通过以上分析，得出对于论文中所采用定子模型的最佳注模参数范围，形成了一般螺杆泵橡胶定子模型的注模过程分析方法，并可以确定注模过程中最佳模具温度、熔体温度、填充速率等注模参数，最后通过正交试验法可以得出最优注模参数组合。
佚名[8]2004年在《中国石化文摘》文中研究指明1 .石化工业一般问题TE 2 0 0 4 0 2 0 0 1利用钻完井技术提高复杂断块油藏开发综合效益〔刊〕/黄新文 ,朱学谦… (中国石化股份有限公司中原油田分公司勘探开发科学研究院 )∥当代石油石化 .- 2 0 0 3 ,11( 5 ) .- 2
张满朝[9]2007年在《分段注射/雕刻快速成形装备控制系统及工艺研究》文中认为分段注射/雕刻快速原型制造工艺(Decomposed Injection Sculpturing, DIS)是一种离散/堆积成形方法与数控切削加工复合的新工艺。该工艺同时具有离散/堆积成形的柔性和机械加工的高精度。本文就DIS工艺平台控制系统、材料工艺性能和注射工艺模拟与优化等方面展开了深入实验研究。全文主要研究内容概括如下:首先从分段注射/雕刻快速成形工艺的需求出发,阐述了DIS实验平台的总体结构和传动原理,并在此基础上,从DIS实验平台控制系统的PID调节等方面阐述了DIS实验平台控制系统的研究基础和开发方案;并对选用的TH可切削蜡及THW-51S水溶蜡相关的加工成型特性进行了分析,为后续DIS实验平台的软硬件开发及工艺实验奠定了基础。其次,根据分段注射/雕刻快速成形工艺中注射与雕刻相互交替进行的特点,本文以“通用PC+PMAC”为硬件平台,开发运动控制与过程参数控制系统。其中以通用PC作为上位机完成控制系统中的非实时任务,采用运动控制器PMAC作为下位机完成实时的控制任务。对运动控制器、伺服单元以及液压控制单元的工作原理作了详尽的分析,通过实验获得合理的参数设置,并对整个系统进行了调试,实现了DIS实验平台的控制功能。再次,对所选择的零件材料(可切削蜡)与支撑材料(水溶蜡)的工艺性能进行实验研究与分析。主要包括机床切削参数、刀具选择对水溶蜡成形表面粗糙度的影响;注射参数对可切削蜡翘曲变形的影响。最后,利用MPI (Moldflow Plastics Insight) CAE软件对零件的注射成型过程进行模拟分析,预测缺陷的位置和程度,确定合理的工艺参数。综合考虑模拟优化结果及材料工艺性能实验分析结论的基础上对整个工艺进行实例验证。
参考文献：
[1]. 金属粉末注射成型充模过程仿真研究及其软件开发[D]. 王麟. 中南大学. 2004
[2]. 金属粉末注射成形流动过程研究[D]. 蒋炳炎. 中南大学. 2003
[3]. 金属粉末注射成形计算机模拟[D]. 蒋忠兵. 中南大学. 2009
[4]. 精细微结构零件注射成型过程喷泉与收缩流动仿真及应用[D]. 谢磊. 中南大学. 2005
[5]. 陶瓷注射成形流动过程计算机模拟[D]. 彭周. 华中科技大学. 2006
[6]. 基于二次元与遗传算法的粉末共注射成形充填过程数值模拟研究[D]. 封娟. 中南大学. 2011
[7]. 螺杆泵橡胶定子注模过程流态及影响因素分析[D]. 张彤. 沈阳工业大学. 2014
[8]. 中国石化文摘[J]. 佚名. 中国石化文摘. 2004
[9]. 分段注射/雕刻快速成形装备控制系统及工艺研究[D]. 张满朝. 华侨大学. 2007
标签：冶金工业论文; 工业通用技术及设备论文; 注射成型论文; 螺杆泵论文; 软件论文; 系统仿真论文; 粘度单位论文; 熔体流动速率论文;