薄壁注塑件注塑成型技術(shù)研究的國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述1.1發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r發(fā)動(dòng)機(jī)隔振技術(shù)是伴隨汽車技術(shù)及汽車工業(yè)而發(fā)展起來的，發(fā)動(dòng)機(jī)與車身之間的連接介質(zhì)經(jīng)歷了剛性連接、橡膠襯墊、橡膠懸置和液阻懸置（包括被動(dòng)式、半主動(dòng)式和主動(dòng)式液阻懸置）等多個(gè)階段，每一階段采用的懸置都帶來了汽車隔振技術(shù)的革新和進(jìn)步。橡膠懸置作為汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)中的隔振元件，曾發(fā)揮了重要作用，目前較多地應(yīng)用在平衡較好或中低檔發(fā)動(dòng)機(jī)上。橡膠懸置元件的動(dòng)態(tài)特性有兩點(diǎn)不足：阻尼偏小，不能滿足對(duì)汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)在低頻域的隔振、減震性能要求；在高頻振動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)動(dòng)態(tài)硬化現(xiàn)象，導(dǎo)致其動(dòng)剛度顯著增大，不能滿足對(duì)汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)在高頻域的隔振、降噪性能要求。從20世紀(jì)70年代末開始，液阻懸置開始在國(guó)外汽車上推廣使用。這種隔振元件是在封閉的橡膠懸置元件內(nèi)附設(shè)液體阻尼機(jī)構(gòu)而成的，其彈性特性和阻尼特性都顯著優(yōu)于普通橡膠元件，能夠在很大程度上彌補(bǔ)普通橡膠懸置元件的不足，改善橡膠懸置剛度偏大、阻尼不足和高頻動(dòng)態(tài)硬化的缺點(diǎn)，提升汽車動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)的隔振降噪和減震緩沖性能[5]。液阻懸置的發(fā)展初期均為被動(dòng)式，但隨著對(duì)懸置系統(tǒng)及懸置本身降噪減震的性能要求不斷提高，以及電控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，液阻懸置有增加了控制系統(tǒng)，可根據(jù)工況主動(dòng)控制懸置的阻尼和剛度，這就是主動(dòng)式液阻懸置。主動(dòng)式液阻懸置響應(yīng)速度快，其隔振性能比被動(dòng)式液阻懸置更好，但存在系統(tǒng)復(fù)雜、功率消耗大、成本高、可靠性較低和安裝不便等缺點(diǎn)，在實(shí)體汽車上還很少使用。由于制造成本與懸置元件減震性能等方面的原因，慣性通道活動(dòng)解耦盤式液阻懸置依然是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)中最為普遍的懸置元件之一[6]。不同種類的動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)，從橡膠到液阻，從被動(dòng)到主動(dòng)，其性能日益發(fā)展與改善的過程見證了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)降噪減振技術(shù)的發(fā)展歷程，動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)在汽車降噪減振方面的優(yōu)化工作也日新月異。1.2薄壁注塑件翹曲變形研究現(xiàn)狀翹曲變形是指在注塑時(shí)，模具內(nèi)的材料受到高壓而產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力，導(dǎo)致脫模時(shí)注塑產(chǎn)品的形狀偏離了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的形狀和模具型腔固有的形狀，注塑的塑料產(chǎn)品外形尺寸與產(chǎn)品設(shè)計(jì)的尺寸有較大差異，并發(fā)生不規(guī)則的彎曲[7-8]。翹曲變形是影響影響薄壁注塑零件質(zhì)量的重要因素，由于薄壁注塑件的廣泛應(yīng)用及成型難度的增加，引發(fā)了學(xué)者們對(duì)注塑成型技術(shù)的研究熱潮，于是在常規(guī)注塑成型技術(shù)的基礎(chǔ)上，薄壁注塑成型技術(shù)逐漸發(fā)展起來[9]。但由于薄壁注塑翹曲理論體系還未完善，長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)薄壁注塑件成型翹曲變形做了大量的研究工作，并取得了一定成果。在國(guó)外研究中，Jansen[10]等人選擇PS,ABS,PC,HIPS,PP,PBT-GF30和HDPE七種熱塑性塑料，研究其在改變注射速度、模具溫度和保壓壓力的情況下對(duì)材料的收縮翹曲變形的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)收縮翹曲影響最大的是保壓壓力和熔體溫度，而模具溫度和注射速度對(duì)其影響很小。Losch[11]通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)注塑件壁厚約薄時(shí)，需要較高的注射壓力和注射速度才能將塑件完全填充。TuncayErzurumlu[12]研究了不同材料的塑料件發(fā)生翹曲和沉降斑缺陷，采用了田口試驗(yàn)方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)，結(jié)合注塑模流分析軟件Moldflow模擬其成型過程，對(duì)模擬試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，得到了最有的成型工藝參數(shù)。BAMlekusch[13]提出了一種控制塑件翹曲變形的方法，通過非線性粘彈性模型來計(jì)算注塑成型過程中的殘余應(yīng)力，主要把冷卻階段分為保壓階段和自由冷卻階段進(jìn)行粘彈性模型的仿真模擬。先確定出每一個(gè)物質(zhì)點(diǎn)上的應(yīng)力圖，在計(jì)算中考慮了注塑時(shí)間、保壓壓力、模具溫度等注塑成型工藝參數(shù)的影響，然后使用商業(yè)化的有限元程序?qū)Σ煌螤畹淖⑺芗M(jìn)行殘余應(yīng)力、收縮和翹曲的預(yù)測(cè)。BOzcelik和TErzurmnlit[14]等人以塑件翹曲變形量為優(yōu)化目標(biāo)，采用Taguchi正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與Moldflow模擬分析確定薄壁注塑件的注塑工藝參數(shù)，并比較了方差分析法、基因分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法在塑件翹曲優(yōu)化處理上的區(qū)別，結(jié)果表明用方法分析法確定影響塑件翹曲變形的因素，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基因算法對(duì)翹曲變形的最小值進(jìn)行尋優(yōu)。BaburOzcelik，IbrahimSonat[15]選擇PC/ABS材料，研究了不同壁厚的薄壁注塑件的翹曲變形規(guī)律，研究結(jié)果表明保壓壓力對(duì)注塑件翹曲變形影響最大，同時(shí)纖維趨向不均也會(huì)在一定程度上影響注塑件的翹曲變形。Tanktakom[16]選擇了PC和ABS注塑件，其塑件平均厚度1mm，面積為50cm2，對(duì)此塑件及進(jìn)行住宿模擬試驗(yàn)，研究表明熔體溫度與模具溫度對(duì)成型塑件的翹曲量有顯著影響，并且適當(dāng)提高熔體溫度和模具溫度將會(huì)減小熔體流動(dòng)阻力，改善流動(dòng)效果，提高熔體流動(dòng)長(zhǎng)度。HasanKurtaran和TuncayErzuntmlu[17]以薄殼件為研究對(duì)象，采用基因算法和響應(yīng)曲面法對(duì)注塑成型工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化控制，得到最佳的工藝參數(shù)組合。ChiamingYena，JCLin，AWujengLia和MFHuang[18]通過注塑模擬CAE軟件并結(jié)合Matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)來研究塑件的翹曲變形量，主要是采用設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的尺寸控制翹曲變形，利用注塑模擬分析結(jié)果的數(shù)據(jù)作為建立網(wǎng)絡(luò)模型的基礎(chǔ)，并用該模型在Matlab模塊中預(yù)測(cè)在不同參數(shù)下的翹曲變形量，后期使用模擬退火法處理模型，該方法可以快速高效的在優(yōu)化過程中找到一組比較合理的最優(yōu)參數(shù)。Kikuchi和KiyohitoKoyama[19]等選擇33%玻璃增強(qiáng)纖維的尼龍材料作為注塑磁盤的研究對(duì)象，研究結(jié)果表明該磁盤翹曲變形的方向主要受線性熱膨脹系數(shù)在不同方向上的差異所引起的。Ming-ChihHuang和Ching-chihTai[20]采用Taguchi試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來優(yōu)化注塑成型工藝，以C-MOLD軟件對(duì)注塑件成型過程進(jìn)行模擬分析，研究結(jié)果表明影響注塑件翹曲變形的主要因素是模具溫度、保壓時(shí)間、熔體溫度和保壓壓力，澆口尺寸和填充時(shí)間影響大小。Mahishi[21]以薄壁圓盤件為研究對(duì)象，采用C-Mold軟件模擬注塑件的注塑成型過程，結(jié)果表明提高注射速度和注射壓力有利于提高成型塑件的質(zhì)量。S-HTang和Y-JTan[22]等分析了主要注塑工藝參數(shù)對(duì)注塑件翹曲變形的影響，并通過Taguchi試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，尋求減少注塑件翹曲變形的最優(yōu)工藝參數(shù)。R.Sanchez[44]以冷卻水流量、冷卻時(shí)間和熔體溫度為變量，以注塑制件的翹曲變形量為因變量做了一個(gè)研究，結(jié)論表明：冷卻時(shí)間對(duì)制件的翹曲變形量的影響最大，而翹曲變形量的最大值則受熔體溫度的影響，冷卻水流量對(duì)制件的變形沒有多大的影響。XRZhe[45]等根據(jù)煙囪塑件產(chǎn)生的翹曲變形現(xiàn)象，分析其翹曲變形產(chǎn)生的原因，以此設(shè)計(jì)了符合實(shí)際生產(chǎn)得注塑方案，并用Moldflow軟件優(yōu)化了該制件注塑成型的工藝參數(shù)，在最佳工藝參數(shù)組合下仿真、驗(yàn)證。KalsiS.[46]等以汽車壓縮機(jī)安裝支架為研究對(duì)象，利用CAE工具對(duì)其靜動(dòng)態(tài)分析并優(yōu)化其設(shè)計(jì)，試驗(yàn)驗(yàn)證表明：優(yōu)化設(shè)計(jì)降低了振動(dòng)水平、減少了質(zhì)量、降低了成本，證明了CAE工具的模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性。Cao,HongL.[47]基于MOLDFLOW研究了塑料注入位置、溫度、壓力、時(shí)間等對(duì)塑料瓶蓋注塑成型的影響，根據(jù)模擬分析的結(jié)果，優(yōu)化了冷卻、保壓、翹曲變形等成型工藝參數(shù)。DingS.ChuZ,LiX[48]等利用MOLDFLOW對(duì)澆口位置進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)充型時(shí)間、型腔壓力、注射口壓力曲線、流動(dòng)前沿溫度等進(jìn)行分析，確定了最佳澆口位置、流道系統(tǒng)方案，為模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高、成功率低等提供了解決方案。WangMH[49]基于MOLDFLOW以空調(diào)頂蓋為研究對(duì)象，得到了影響其翹曲變形的重要成型工藝參數(shù)，結(jié)合RSM響應(yīng)面法和GA遺傳算法，運(yùn)用自適應(yīng)策略、精英策略求解了翹曲變形的最優(yōu)工藝參數(shù)，驗(yàn)證試驗(yàn)表明：優(yōu)化后的成形件更具適應(yīng)性。在國(guó)內(nèi)研究中，董斌斌、申長(zhǎng)雨[23-24]等用模擬程序?qū)κ湛s翹曲問題進(jìn)行模擬分析，采用Taguchi試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，研究各工藝參數(shù)對(duì)收縮與翹曲的影響的顯著性。結(jié)果表明對(duì)塑件翹曲變形影響最主要的因素時(shí)保壓壓力和熔體溫度。陳靜波、申長(zhǎng)雨[25]等人對(duì)注塑成型過程中流動(dòng)應(yīng)力及取向過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，研究表明熔體溫度、注射速率等參數(shù)對(duì)分子取向有影響。臺(tái)灣龍華大學(xué)機(jī)械工程系的沈永康[26]采用Moldflow對(duì)計(jì)算機(jī)外殼塑件進(jìn)行數(shù)值模擬，模擬結(jié)果表明對(duì)充模流動(dòng)影響最大的是模具溫度，而當(dāng)模具溫度過低時(shí)，塑料熔體將不能完全充滿模腔，易發(fā)生欠注等質(zhì)量缺陷。宋滿倉(cāng)[33]等分別選擇了壁厚為0.1mm的圓形塑件和0.2mm的矩形塑件作為試驗(yàn)的研究對(duì)象，采用模流分析軟件Moldflow對(duì)成型過程進(jìn)行模擬，研究結(jié)果表明薄壁注塑成型填充過程影響最大的時(shí)注塑量和注射速度，由于試驗(yàn)條件所限，沒有研究模具溫度等其它工藝參數(shù)對(duì)填充過程的影響。廖秋海和劉淑梅[27]采用Moldflow軟件模擬注塑制品的保壓過程并研究了保壓壓力和保壓方式對(duì)注塑制品翹曲變形的影響。董金虎[28]等采用數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)某一手機(jī)外殼進(jìn)行仿真并得到一組最優(yōu)工藝參數(shù)使得翹曲變形量最小。陳曉平[29]通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，建立了注塑成型工藝參數(shù)到塑件翹曲變形量的非線性關(guān)系，并證明了采用正交試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、注塑模擬與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合，可以優(yōu)化注塑成型參數(shù)，并提高了優(yōu)化成型工藝參數(shù)的效率。任柏青[30]選擇了ABS材料的手機(jī)外殼且平均壁厚為0.5mm薄壁塑件進(jìn)行研究，采用光彈試驗(yàn)法測(cè)量不同成型工藝參數(shù)下的塑件的殘余應(yīng)力分布情況。駱志高[31]等以薄殼塑件為研究對(duì)象，采用Taguchi試驗(yàn)方法并結(jié)合模流分析軟件Moldflow對(duì)塑件注塑成型過程進(jìn)行模擬研究，結(jié)果表明影響塑件在不同方向上的翹曲變形因素很多，對(duì)得到的最佳成型工藝進(jìn)行試驗(yàn)，相對(duì)于優(yōu)化前的工藝參數(shù)下塑件翹曲變形量明顯降低。許荔珉[32]等以零件翹曲變形為優(yōu)化目標(biāo)，采用正交試驗(yàn)方法并結(jié)合模流分析軟件Moldflow對(duì)薄壁塑件的注塑成型工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。余蔚荔[34]等以手機(jī)后蓋作為研究對(duì)象建立模型，利用正交試驗(yàn)對(duì)該塑件的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以信噪比為評(píng)價(jià)依據(jù)，通過方差分析等手段確定影響塑件翹曲變形的主要因素為保壓壓力，優(yōu)化后的塑件凹縮值和變形量有所減小。陳樂平[35]等以某汽車零件為試驗(yàn)對(duì)象，采用響應(yīng)面法建立試驗(yàn)方法，結(jié)合CAE工具模擬塑件成型過程，研究翹曲對(duì)工藝條件的敏感度大小，得出翹曲變形對(duì)保壓壓力更為敏感。劉榮亮[36]等以某相機(jī)外殼為例，研究基于塑件成型工藝參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化問題，利用正交試驗(yàn)建立試驗(yàn)方案進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，分別以塑件縮痕指數(shù)、體積收縮以及翹曲變形為優(yōu)化目標(biāo)，獲得三組不同的工藝參數(shù)，明顯降低塑件收縮和變形量。劉成娟[37]等針式打印機(jī)為研究對(duì)象建立模型，研究在產(chǎn)品不同方向上的引起翹曲變形的主要因素，建立試驗(yàn)方案進(jìn)行分析，得到塑件在不同方向上的引起變形的主效應(yīng)。周儒霖[38]對(duì)于汽車內(nèi)飾件注塑過程中的填充問題給出了合理選擇原材料，在原材料中加入一定的潤(rùn)滑劑的解決方法，而為了預(yù)防熔接痕的出現(xiàn)，則可以合理設(shè)置澆口位置或者在容易出現(xiàn)熔接痕的位置增加一定的冷料穴。張俊巖[39]對(duì)于汽車內(nèi)飾件在注塑生產(chǎn)中出現(xiàn)的填充不足的缺陷問題，可以從選擇流動(dòng)性較強(qiáng)的原料、預(yù)留注塑量、增加注塑溫度和模具溫度、適當(dāng)擴(kuò)大澆口尺寸、合理排氣等幾個(gè)方面改善或者消除；而對(duì)于熔接痕的問題，除了與處理填充不足缺陷相類似的方法之外，還可以增加冷料穴；對(duì)于縮凹變形的缺陷問題，則主要是從成型工藝、零件的壁厚和加強(qiáng)筋等方面進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。李陽[40]通過對(duì)傳統(tǒng)飛碟模型和梳子模型中面分析模型、雙面分析模型以及三維實(shí)體模型進(jìn)行分析比較，得出了根據(jù)零件不同的集合形狀選擇不同分析模型的結(jié)論。劉玉，張羅，申昱[41]借助MOLDFLOW軟件，對(duì)某汽車內(nèi)飾件的翹曲變形進(jìn)行分析，在澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)確定的情況下，采用在塑件四周挖通槽并同時(shí)沿澆口方向設(shè)置加強(qiáng)筋的方法，使得塑件的翹曲變形量降低為0.61mm，滿足了制件翹曲變形量小于1mm的要求。邱浩、羅自立、戴朝娟[42]等對(duì)中國(guó)汽車后市場(chǎng)內(nèi)飾產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展做了一定的研究，他們指出目前我們國(guó)家汽車后市場(chǎng)內(nèi)飾行業(yè)存在缺乏管控文件和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、汽車內(nèi)飾件行業(yè)投資不足、汽車內(nèi)飾件企業(yè)自主創(chuàng)新水平不高、汽車內(nèi)飾件企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量堪憂的一系列問題，針對(duì)這些問題對(duì)企業(yè)、政府、消費(fèi)者都提出了相應(yīng)的一些建議，為我國(guó)汽車后市場(chǎng)內(nèi)飾產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一定的意義。安惠楠，肖博[43]以某車型的中控面板為例，結(jié)合模流分析軟件MOLDFLOW對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，從產(chǎn)品的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝、模流分析等幾個(gè)方面，闡述了該中控面板的開發(fā)流程，并最終得到了合適的產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在模具結(jié)構(gòu)以及注塑成型工藝參數(shù)對(duì)注塑制品的質(zhì)量影響方向已做了大量的工作，但注塑成型CAE技術(shù)主要針對(duì)Moldflow軟件進(jìn)行模擬成型過程分析，預(yù)測(cè)制品又可能發(fā)生的缺陷，并分析其產(chǎn)生的原因，優(yōu)化成型工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)，在成型過程分析時(shí)沒有考慮模具在注塑成型過程中的受力情況，忽略了模具在受到注塑壓力和溫度的影響而產(chǎn)生的模腔變形，模腔的變形將會(huì)影響塑件的質(zhì)量，因此將住宿模擬與模具結(jié)構(gòu)分析綜合考慮來研究塑件翹曲變形的影響，目前已有學(xué)者做了一些相關(guān)的研究。陳志新等利用Moldflow的分析結(jié)果作為ANSYS分析模腔變形的邊界條件，選取比較經(jīng)典的四個(gè)載荷值作為ANSYS分析的初始值，利用ANSYS對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證，證明該方法可靠。劉斌，覃孟然等采用ANSYS和Moldflow軟件對(duì)注塑模腔進(jìn)行剛度分析，將模腔表面分割為不同區(qū)域，選取Moldflow模擬所獲得的型腔表面壓力的平均值作為表面載荷輸入到ANSYS中，對(duì)模腔進(jìn)行模擬分析，使計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際注塑成型過程。綜上所述，學(xué)者們對(duì)薄壁注塑件注塑成型過程中所產(chǎn)生的問題進(jìn)行深入而廣泛的研究，主要采用了根據(jù)不同的試驗(yàn)方案與成型工藝參數(shù)并結(jié)合注塑模擬軟件分析薄壁塑件翹曲的變形規(guī)律及工藝參數(shù)對(duì)塑件成型質(zhì)量的影響，但是學(xué)者研究方向各不相同，不能詳細(xì)的構(gòu)造出薄壁塑件翹曲變形的理論體系，還需要進(jìn)行更深入的理論實(shí)踐研究。參考文獻(xiàn)[1]王維.車用材料現(xiàn)狀及發(fā)展新趨勢(shì)[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2018（10）：8-12.[2]汽車輕量化——車用塑料的顛覆之旅[J].塑料助劑，2016（01）：61.[3]塑料技術(shù)在汽車輕量化中的應(yīng)用分析[J].塑料制造，2013（04）：36-37.[4]張維合.注塑模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2011.[5]NakhaieJazarG,FaridGolnaraghiM.Enginemountsforautomotiveapplications:Asurvey.[J].TheShockandVibrationDigest,2002,34(5):363-379.[6]王利榮，呂振華.汽車動(dòng)力總成液阻型橡膠隔振器的研究發(fā)展[J].汽車工程，2001，23（5）：323-328.[7]俞華英.薄壁注塑件注塑成型的數(shù)值模擬和成型工藝參數(shù)優(yōu)化的研究[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2008.[8]駱志高，王祥等.基于CAE的塑件翹曲變形與工藝參數(shù)優(yōu)化[J].模具工業(yè)，2008，34（04）：7-11.[9]王桂龍，趙國(guó)群，李輝平等.薄壁注塑制品翹曲影響因素分析與工藝優(yōu)化[J].中國(guó)機(jī)械工程，2009，20（04）：488-492.[10]KMBJansen,DJVDijk,MHHusselman.EffectofProcessingConditionsonShrinkageinInjectionMolding.PolymerEngineeringandScience,1998,38(5):838-846.[11]Losch,k.Thin-WallmoldingdemandingbutrewardingModerPlastics[J].1997,74(11):79-82.[12]TuncayErzurumlu,BahurOzcelik.Minimizationofwarpageandsinkindexininjection-moldedthermoplasticpartsusingTaguchioptimizationmethod[J].MaterialsandDesign,2006,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