高分子板材多点热成形中的压痕及其影响因素
2013-08-16曹鋆汇付文智李明哲彭赫力
吉林大学学报(工学版) 2013年6期
曹鋆汇,付文智,李明哲,彭赫力
(吉林大学 无模成形技术开发中心,长春 130022)
多点成形技术(Multi-point forming)[1-2]已被广泛应用在金属板材加工领域。多点热成形(Multi-point thermoforming)是基于多点成形技术的原理,利用多点模具代替传统热成形[3]中的固定模具,从而实现小批量高分子板类零件的快速、柔性成形。表面压痕是多点成形过程中特有的一种成形缺陷[4],它是由板料与多点模具基本体之间的点接触所引起的。目前关于金属板料多点成形过程中的压痕缺陷已经有了一些研究[5-7]。在多点热成形过程中,高分子板材首先被加热到高弹态,此时板料的变形抗力非常小,只需要较小的成形压力即可实现板料的成形。同时,由于板料在高弹态时变形抗力较小,成形件极易出现表面压痕缺陷。本文通过对聚碳酸酯(Polycarbonate)板料的多点热成形过程进行系统的数值模拟研究,分析了成形件表面压痕的基本形态、产生原因以及多点模具参数对表面压痕的影响,并通过热成形试验验证了数值模拟的分析结果。
1 多点热成形设备及成形原理
由于传统热成形工艺所用模具的设计与生产制造需要投入较大的人力和物力,因此传统热成形技术只适用于大批量产品的制造。
多点热成形方法充分利用了多点模具的可重构性,能够快速改变模具形面,甚至可以在成形过程中实时调节模具形面,从而实现小批量高分子板类零件的快速、低成本生产。图1为吉林大学无模成形技术开发中心研制的多点热成形试验机,该设备由加热箱和多点模具组成,加热箱底部由耐高温硅胶膜密封,加热箱温度可以根据所加工材料的玻璃态转变温度进行调节。……
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