大型塑料制品旋塑成型裝備及工藝關鍵問題研究.pdf

1、旋塑成型技術的出現(xiàn)使得高精度的大型塑料制品整體一次加工制造成為可能。旋塑成型又稱滾塑成型，其成型原理主要包含四步工序;加料、加熱、冷卻和脫模。
　　本文以新能源汽車全塑車身的精密制造為切入點，從烘箱式旋塑成型的傳熱模型、設備結構優(yōu)化、模具創(chuàng)新加工制造技術、成型工藝智能控制等方面對旋塑成型裝備及工藝的關鍵問題進行了研究。本文相關創(chuàng)新研究工作的應用實施對于完善旋塑成型理論體系，擴展旋塑成型技術的應用領域都具有重要的科學意義和現(xiàn)實意義。

2、
　　(1)本文首先根據(jù)大型烘箱式旋塑設備成型過程中的溫度傳遞特征，創(chuàng)新性提出了旋塑成型多階段、多方式的傳熱模型，建立了成型過程中四個重要階段的熱量(q)和溫度（T）之間的參量關系，并探討、獲得了旋塑成型過程傳熱特性的影響因素。該項針對烘箱式旋塑成型的多階段傳熱模型研究工作，填補了旋塑成型過程中熱量傳遞與溫升時間的理論計算空白。
　　(2)以多階段傳熱模型為基礎，本文采用有限元分析方法，對旋塑設備的烘箱溫度場、機械臂和模具架

3、的受力特性進行了優(yōu)化設計，提出了出風口加裝導流葉片控制單元、烘箱-烘道集成一體化結構、機械臂結構強度優(yōu)化設計方案、大型制品逆向工程虛擬設計等方案。并對現(xiàn)有設備進行了改進優(yōu)化試驗研究。研究結果表明;改進后的方案熱利用率高，機械部分變形小、穩(wěn)定性好;相比于明火直燒/半明火直燒方式，烘箱-烘道一體化結構的旋塑設備可縮短成型時間20％以上，降低能耗達30％;加裝出風口控制單元后可縮短成型時間50％以上，降低能耗達40％。
　　(3)在旋塑

4、模具設計制造方面，針對大型中空旋塑制品所采用的超大、超重鋁塊模具制造難度大、加工機床要求高、精度難以保證等問題，本文采用微積分設計思想，將大型模具進行單元分割、陣列組合，該應用創(chuàng)新方法不僅大幅降低了模具制造的難度和成本，且可以有效地保證模具的制造精度。此外，針對大型薄壁金屬模具，本文提出了數(shù)控點壓漸進成型和多階立體花紋降維加工的制造方法，該應用創(chuàng)新方法可以有效地解決旋塑領域大型薄壁金屬模具加工制造過程變形大、易開裂等技術難題。
　

5、　(4)在工藝控制方面，本文創(chuàng)新性發(fā)明了高溫環(huán)境下無線測溫方法及裝置，解決了長久以來高速轉動的旋塑模具內部溫度無法監(jiān)測的技術難題。利用該無線測溫裝置，可以對旋塑設備烘箱和模具內外表面的多點進行溫度實時在線監(jiān)測和有效控制。此外，基于該無線測溫方法，本文設計了旋塑成型PLC智能控制模塊，可對成型時間、燃燒機的比例控制和傳統(tǒng)系統(tǒng)實施自動化控制，避免了設備能源浪費、制品精度低等弊端，實現(xiàn)了大型塑料制品加工制造過程的智能監(jiān)測。
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