CN113147008A - 修正pe管件椭圆度的方法 - Google Patents

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王志伟
孙祥瑞
吴志峰
丁永跃
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Abstract

本申请公开了一种修正PE管件椭圆度的方法，涉及PE管件生产。本申请的修正PE管件椭圆度的方法，通过分析影响椭圆度的各种因素因子，采用数值条件仿真分析椭圆度因素，以节段式对PE管件模具的芯轴和型腔进行预变形设计，修正椭圆度，再进行注塑成型的方法，有效的控制PE管件的椭圆度，能够一次性生产出合格的PE管件产品，同时提高了PE管件的质量与生产和安装效率。相比现有技术对生产出的PE管件后进行椭圆度矫形的方法。采用本申请的方法生产PE管件，不但产品质量稳定，且工序简单，能够节省大量的人力和物力。此外，使用本申请，可减少模具试模时间，进而缩短PE管件产品的开发时间。

Description

修正PE管件椭圆度的方法
技术领域
本申请涉及PE管件生产，特别是涉及一种修正PE管件椭圆度的方法。
背景技术
PE管道在埋地燃气、给水、压力排水、地下环保排污、化工流体、矿山等领域广泛的应用。PE管道包括PE管件和PE管材。PE管件是由PE塑料粒子通过注塑机器塑化后在模具中通过一定条件成型成PE管件产品。PE管件椭圆度对管件的安装及连接效果有很大的影响。PE管件的管状部分或插入深度部分的每个截面的都影响管件的装配与焊接。因此，椭圆度是PE管件质量控制的一个主要的参数。而为了提高PE管件生产效率，多腔模应用越来越多，多腔模中不同腔的产品的椭圆度的一致性要求。
目前市场PE管件的质量参差不齐，当PE管件的椭圆度过度其显性因素就是在施工过程中装配不上，操作工人需要使用相应工装和夹具对其现场矫正然后装配，故而对施工造成困难。其隐性因素椭圆度超差会造成熔接结果失败。
目前对PE管件椭圆度矫形，是趁热、利用PE能变形的特点，对刚生产出来的PE管件采取夹具压或支撑PE管件。此种方式工序麻烦，其效果有限。
发明内容
本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。
本申请提供了一种修正PE管件椭圆度的方法，按照下述步骤操作：
步骤1，获取PE管件允许的最大椭圆度值，识别影响椭圆度的因素因子；
步骤2，根据PE管件模型腔数与重量选取合适设备以及与之匹配的参数；
步骤3，确定生产PE管件原材料的物性表；
步骤4，建模模流兼容的PE管件模型；
步骤5，设定模型网格的划分类型及加载；
步骤6，根据预选的影响椭圆度的因素因子进行模拟分析；
步骤7，求出PE管件椭圆度变化趋势和各个曲面圆的变化值；
步骤8，根据各个曲面圆的变化值对模具的芯轴和型腔镶件进行反向补偿设计解决修正椭圆度，以节段式方法进行预变形修正，其中，节段式是对PE管件在功能区域截面圆分成不同的若干长度段。
可选地，所述步骤1中，
PE管件椭圆度公式：
Figure BDA0003027614370000021
其中，e为椭圆度，dMax为PE管件截面圆的最大直径，dMin为PE管件截面圆的最小直径，dn为管件的公称直径；
PE管件的收缩不均是造成PE管件椭圆度的主要原因，其影响收缩差异的主要因素因子包括：PE管件中各部分壁厚不均造成产品收缩差异，浇口位置与大小，模具冷却与模具温度，
PE管件收缩率公式：
Figure BDA0003027614370000022
其中，S为收缩率，DM为PE管件的模具尺寸，Dp为PE管件尺寸。
可选地，所述步骤2相关参数包括计算PE管件的产品重量、产品的投影面积、注塑机的注塑量及注塑机的模盘及锁模力大小。
可选地，所述步骤3是根据不同生产厂家的PE材料的物性表不同，得到原材厂商的PE材料的物性表，或在Moldflow软件中找到最接近的PE材料的物性表；
PE材料的物性表包括材料的线性收缩、粘垂性及特定温度压力体积关系变化。
可选地，所述步骤4中PE管件的建模，是在Moldflow软件中建模型，或在别的软件建模型导入模流分析的模型。
可选地，所述步骤5中PE管件建模的网格包括网格划分、网格检查及网格修补的过程优化。
可选地，所述步骤6中，预选的影响椭圆度的因素因子：PE材料、PE管件壁厚、浇口大小与位置及模具的温度与冷却，其中，每个条件因素因子对一个完整的注塑成型过程模拟分析。
可选地，所述步骤7中，对PE管件整体变形和PE管件的X、Y、Z三个维度方向变形分析与允许值进行比较，分析出PE管件功能使用段的椭圆变形值，即分析出PE管件中各节段的椭圆度。
可选地，所述步骤8中，根据分析出的PE管件中各节段椭圆度对PE管件模具的芯轴和型腔进行预变的椭圆修正，给出PE管件功能使用截面圆段的预变形量。
本申请的修正PE管件椭圆度的方法，应用模流软件模拟PE管件注塑成型的过程。通过分析影响椭圆度的各种因素因子，对影响PE管件的椭圆度因素因子进行识别分析、趋势变化、最优选择。采用数值条件仿真分析椭圆度因素，以节段式对PE管件模具的芯轴和型腔进行预变形设计量。采用PE管件节段式补偿修正椭圆度，使得PE管件模具的型芯和型腔修补加工及PE管件模具的生产投入时间大大缩短，并且大大改善了PE管件椭圆度的关键尺寸。有效的控制PE管件的椭圆度，能够一次性生产出合格的PE管件产品，同时提高了PE管件的质量与生产和安装效率。相比现有技术对生产出的PE管件后进行椭圆度矫形的方法。采用本申请的方法生产PE管件，不但产品质量稳定，且工序简单，能够节省大量的人力和物力。此外，使用本申请，可减少模具试模时间，进而缩短PE管件产品的开发时间。
根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本申请一个实施例的PE材料中的一种HE3490LS材料属性图；
图2是根据本申请一个实施例的315-45度弯头模型的产品网格质量；
图3是根据本申请一个实施例的315-45度弯头冷却模型模拟图；
图4是根据本申请一个实施例的315-45度弯头该浇口位置与大小保压切换位置图；
图5是根据本申请一个实施例的315-45度弯头体积收缩图；
图6是根据本申请一个实施例的315-45度弯头整体变形图；
图7是根据本申请一个实施例的315-45度弯头X方向的变形分析图；
图8是根据本申请一个实施例的315-45度弯头Y方向的变形分析图；
图9是根据本申请一个实施例的315-45度弯头Z方向的变形分析图；
图10是根据本申请一个实施例的节段式修正PE管件椭圆度的示意图。
具体实施方式
目前业界公认：为了注塑生产能够顺利脱模，PE管件的生产模具的芯轴均为直芯轴或者锥形芯轴。而发明人创造性的提出了“节段式对PE管件模具的芯轴和型腔进行预变形设计量”，克服了上述技术偏见。
发明人根据多年的生产经验发现：
PE管件产品的特点：PE管件产品的壁厚与普通的其它产品差异大，其特点在于壁厚有小有大，从5mm厚到-70mm厚度不等，其直径从20mm到1200mm不等。因此，研究其口径椭圆度是很有必要和意义的。
制造PE管件原材料：PE材料的收缩范围大。
PE管件注塑成型生产制造，其椭圆度受管件规格结构、设备、成型条件、模具、材料等因素的影响。
基于此，由于PE管件的壁厚大，加之PE材料的弹性形变大，发明人创造性提出了修正PE管件椭圆度的方法。
图1是根据本申请一个实施例的PE材料中的一种HE3490LS材料属性图。图2是根据本申请一个实施例的315-45度弯头模型的产品网格质量。图3是根据本申请一个实施例的315-45度弯头冷却模型模拟图。图4是根据本申请一个实施例的315-45度弯头该浇口位置与大小保压切换位置图。图5是根据本申请一个实施例的315-45度弯头体积收缩图。图6是根据本申请一个实施例的315-45度弯头整体变形图。图7是根据本申请一个实施例的315-45度弯头X方向的变形分析图。图8是根据本申请一个实施例的315-45度弯头Y方向的变形分析图。图9是根据本申请一个实施例的315-45度弯头Z方向的变形分析图。图10是根据本申请一个实施例的节段式修正PE管件椭圆度的示意图。
参见图1-10，本申请提供了一种修正PE管件椭圆度的方法，按照下述步骤操作：
步骤1，获取PE管件允许的最大椭圆度值，识别影响椭圆度的因素因子。
具体地，所述步骤1中，
PE管件椭圆度公式：
Figure BDA0003027614370000041
其中，e为椭圆度，dMax为PE管件截面圆的最大直径，dMin为PE管件截面圆的最小直径，dn为管件的公称直径。
其中PE插口管件其国家标准中给出了相应规定的数值范围，PE承口管件的最大不圆度应不超过0.015dn的要求。
PE管件的收缩不均是造成PE管件椭圆度的主要原因，PE管件的收缩，包括PE管件的PE分子的方向性收缩、线性尺寸收缩和PE管件后收缩。其中方向性收缩是产品椭圆的直接原因。PE管件在注塑成型时，聚乙烯分子的取向作用，使PE管件呈各向异性，沿料流动的方向收缩大，与之垂直的方向收缩小。收缩的方向性，PE管件产品发生翘曲对应PE管件口径即产生了椭圆度。
PE管件收缩率公式：
Figure BDA0003027614370000051
其中，S为收缩率，DM为PE管件的模具尺寸，Dp为PE管件尺寸。
其影响收缩差异的主要因素因子包括：PE管件中各部分壁厚不均造成产品收缩差异；浇口位置与大小；模具冷却与模具温度。
PE管件的几何特征差异，套筒结构、弯头结构、三通结构等，不同尺寸规格的产品其直径不同壁厚也不同。
本实例以315-45度弯头为例分析，由PE管件椭圆度公式
Figure BDA0003027614370000052
Figure BDA0003027614370000053
计算得到，315口径的dMax最大值与dMin最小值之间的差值4.725.即该产品允许的最大椭圆度值为4.725。
步骤2，根据PE管件模型腔数与重量选取合适设备以及与之匹配的参数。其中，可根据目前公司现有设备选取合适设备。
具体地，所述步骤2相关参数包括计算PE管件的产品重量、产品的投影面积、注塑机的注塑量及注塑机的模盘及锁模力大小。
本实例中，例如某公司匹配的设备是2600T震雄注塑机器，其注塑量可以达到45Kg，315-45度弯头管件产品重量为15Kg。
步骤3，确定生产PE管件原材料的物性表(UDB文件)。
具体地，所述步骤3是根据不同生产厂家的PE材料的物性表不同，得到原材厂商的PE材料的物性表，或在Moldflow软件中找到最接近的PE材料的物性表。PE材料的物性表包括材料的线性收缩、粘垂性及特定温度压力体积关系变化。
本实例中，例如，生产制造该管件的PE材料的型号为北欧化工的HE3490LS。如图1所示，依据北欧化工提供的HE3490LS材料属性图。
步骤4，建模模流兼容的PE管件模型。
具体地，所述步骤4中PE管件的建模，是在Moldflow软件中建模型，或在别的软件建模型导入模流分析的模型。其中，所建模型一般为PE管件的CAD模型。
本实例中，315-45度弯头模型Creo建模CAD格式。
步骤5，设定模型网格的划分类型及加载。
具体地，所述步骤5中PE管件建模的网格包括网格划分、网格检查及网格修补的过程优化。
其中，可采用手动和自动结合的网格划分方法，根据自身计算机器及效率要求调节。
本实例中，315-45度弯头网格划分如图2所示。
步骤6，根据预选的影响椭圆度的因素因子进行模拟分析。
具体地，所述步骤6中，预选的影响椭圆度的因素因子：PE材料、PE管件壁厚、浇口大小与位置、模具的温度与冷却，其中，每个条件因素因子对一个完整的注塑成型过程模拟分析。
本实例中，如图3所示，冷却模型图分析。如图4所示，315-45度弯头浇口位置与大小分析。如图5所示，315-45度弯头体积收缩分析。如图6所示，对315-45度弯头整体变形分析。
步骤7，求出PE管件椭圆度变化趋势和各个曲面圆的变化值。
具体地，所述步骤7中，对PE管件整体变形和X、Y、Z三个维度方向变形分析与允许值进行比较，分析出PE管件功能使用段的椭圆变形值，即分析出PE管件中各节段的椭圆度。
本实例中，如图7、图8、图9所示，对315-45度弯头进行X\Y\Z三个方向变形分析就分析的结果其最大相对变形量达到7.8，且口部相对变形量大。X方向最大相对变形量2.54，Y方向最大相对变形量5.0，Z方向最大相对变形量5.7。
步骤8，根据分析出的PE管件中各节段椭圆度，即根据各个曲面圆的变化值对模具的芯轴和型腔镶件进行反向补偿设计，进行预变的椭圆度修正，给出PE管件功能使用截面圆段的预变形量。即以节段式方法进行预变形修正。
如图1所示，节段式是对PE管件在功能区域截面圆分成不同的若干长度段。根据具体分析数据对产品进行节段式修正，给出每段的预变形量。例如，本例中，分为L1、L2、L.......Ln段，针对每一段给出一个预变形量，从而进行椭圆度修正。
通过本申请所述方法，修正出一个凹凸不平的芯轴，从而解决PE管件的椭圆度问题。经实际生产验证，效果良好。
本申请的修正PE管件椭圆度的方法，应用模流软件模拟PE管件注塑成型的过程。通过分析影响椭圆度的各种因素因子，对影响PE管件的椭圆度因素因子进行识别分析、趋势变化、最优选择。采用数值条件仿真分析椭圆度因素，以节段式对PE管件模具的芯轴和型腔进行预变形设计量。采用PE管件节段式补偿修正椭圆度，使得PE管件模具的型芯和型腔修补加工及PE管件模具的生产投入时间大大缩短，并且大大改善了PE管件椭圆度的关键尺寸。有效的控制PE管件的椭圆度，能够一次性生产出合格的PE管件产品，同时提高了PE管件的质量与生产和安装效率。相比现有技术对生产出的PE管件后进行椭圆度矫形的方法。采用本申请的方法生产PE管件，不但产品质量稳定，且工序简单，能够节省大量的人力和物力。此外，使用本申请，可减少模具试模时间，进而缩短PE管件产品的开发时间。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种修正PE管件椭圆度的方法修正PE管件椭圆度的方法，其特征在于，按照下述步骤操作：
步骤1，获取PE管件允许的最大椭圆度值，识别影响椭圆度的因素因子，所述步骤1中，
PE管件椭圆度公式：
Figure FDA0003027614360000011
其中，e为椭圆度，dMax为PE管件截面圆的最大直径，dMin为PE管件截面圆的最小直径，dn为管件的公称直径；
PE管件的收缩不均是造成PE管件椭圆度的主要原因，其影响收缩差异的主要因素因子包括：PE管件中各部分壁厚不均造成产品收缩差异，浇口位置与大小，模具冷却与模具温度，
PE管件收缩率公式：
Figure FDA0003027614360000012
其中，S为收缩率，DM为PE管件的模具尺寸，Dp为PE管件尺寸；
步骤2，根据PE管件模型腔数与重量选取合适设备以及与之匹配的参数，所述步骤2相关参数包括计算PE管件的产品重量、产品的投影面积、注塑机的注塑量及注塑机的模盘及锁模力大小；
步骤3，确定生产PE管件原材料的物性表；
步骤4，建模模流兼容的PE管件模型；
步骤5，设定模型网格的划分类型及加载；
步骤6，根据预选的影响椭圆度的因素因子进行模拟分析；
步骤7，求出PE管件椭圆度变化趋势和各个曲面圆的变化值，所述步骤7中，对PE管件整体变形和PE管件的X、Y、Z三个维度方向变形分析与允许值进行比较，分析出PE管件功能使用段的椭圆变形值，即分析出PE管件中各节段的椭圆度；
步骤8，根据各个曲面圆的变化值对模具的芯轴和型腔镶件进行反向补偿设计解决修正椭圆度，以节段式方法进行预变形修正，其中，节段式是对PE管件在功能区域截面圆分成不同的若干长度段，所述步骤8中，根据分析出的PE管件中各节段椭圆度对PE管件模具的芯轴和型腔进行预变的椭圆修正，给出PE管件功能使用截面圆段的预变形量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3是根据不同生产厂家的PE材料的物性表不同，得到原材厂商的PE材料的物性表，或在Moldflow软件中找到最接近的PE材料的物性表；
PE材料的物性表包括材料的线性收缩、粘垂性及特定温度压力体积关系变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中PE管件的建模，是在Moldflow软件中建模型，或在别的软件建模型导入模流分析的模型。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5中PE管件建模的网格包括网格划分、网格检查及网格修补的过程优化。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤6中，预选的影响椭圆度的因素因子包括：PE材料、PE管件壁厚、浇口大小与位置及模具的温度与冷却，其中，每个条件因素因子对一个完整的注塑成型过程模拟分析。
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