基于Moldflow与正交试验的变径管注塑工艺设计.pdf

魍料工业
第41卷S1
106
CHINA PLASTICS INDUSTRY
2013年9月
基于 Moldfiow与正交试验的变径管注塑工艺设计
程文超,君相,张航,张群
(上海理工大学材料成型与模具研究所,上海200093)
摘要:利用 Moldflow对变径管进行“流动+冷却+翘曲”模拟分析并结合正交实验分析了模具温度、熔体温度、
充填时间、保压压力、保压时间工艺参数对变径管愬曲变形的影响,得到最佳注塑工艺参数组合。利用 Moldllow验证
最佳参数组合对翘曲的影响,对指导模具设计和生产提供依据,缩短模具开发周期,降低生.产成本,提高注塑产品的
质量。
关键词:模流分析;注塑成型;正交实验;翘曲变形
中图分类号:TQ320.662
文献标识码:A
文章编号:1005-5770(2013)S1-0106-03
Injection Process Design for Variable-diameter Tube Based on
Moldflow and Orthogonal Experiment
CHENG WEN-CHAO, LEI Jun-xiang, ZHANG Hang, ZHANG Qun
Institute of Material forming and Mold, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
Abstract The optimizing injection parameters such as, melt temperature, packing time, packing
pressure, filling time and mold temperature were gained from the orthogonal experiment, by analyzing the
warp effect on variable-diameter tube through Moldflow software under the " Flowing Cooling Warp
model. The optimizing injection parameters were proved by Moldflow and they will offer reference for
designing and producing mold, shorten the cycle of developing mold, decreased the cost, increased the
tality of products
P
keywords: Moldflow; Injection Molding; Orthogonal Experiment; Wa
目前,注塑制品越来越精密、复杂,对产品的精1注塑充填过程数学模型
度要求也越来越高,这就对产品的生产设计提出更高
塑料熔体在模具型腔中的流动属于黏性非等温不
的要求。传统的注塑工艺及注塑成型的实际生产主要可压缩流动,需要基于连续介质力学和热力学理论来
靠经验来反复谒试和修改,这样不仅生产效率低,而描述,针对嫆体在薄壁型腔内的填充过程特点,引人
且还浪费了大量的人力和物力。CAE技术的发展合理假设,忽略垂直手流动方向的速度分量,对相关
根据塑料加工流变学和传热学的基本理论,釆用数值的黏性流体力学基本方程进行合理简化,得到塑料熔
计算理论构建其求解方法,能模拟注塑成型时塑料熔体充填状态的描述方程?:
体在模具型腔中的流动情况及塑料制品在模具型腔内
d(b)+3(b0)=0
的冷却、固化过程,可以在模具制造前将发现的问题
oy
如:制品的收缩与翘曲、短射、气穴等进行优化改进
apd(- ou
0
(2
避免修模、试模的工作。使用CAE技术能够为设
计人员优化模具设计、控制成品过程、获得高质量产
0
(3
品提供科学依据劉。实践证明:塑料注射成型数值
OT. a1
(4
模拟技术可以提高一次试模成功率,降低生产成本,
at
大大缩短生产周期4-?。
式中,b-型腔半厚,、ー分别为x、y方向平均流
本研究利用 Moldflow对PP变径管的注塑成型进速,P一熔体压力,2ー模腔厚度方向坐标,ηー流体
行仿真,并通过正交试验得出最佳参数。
动力黏度,Yー剪切速率,p一流体密度,cp-定压比
作者简介:程文超,男,1988年生,在读硕土研究生,研究方向为塑料模具设计。wenchao6l7@126.com
第41卷S1
程文超,等:基于 Moldflow与正交试验的变径管注魍工艺设计
107
热容,入一热传导系数,了一流体温度。
其大小直接反映因素对翘曲变形量的影响
边界条件:模腔壁处的熔体速度为0;模腔厚度程度。从表3中得出,不同工艺参数对翘曲变形量影
中面上方向的熔体流速梯度与温度梯度为0;流动响程度不一样,按重要程度排序如下:模具温度>保
前沿以大气压为基准,P=0;浇口处压力是给定的,压时间>保压压力>熔体温度>充填时间,并得到最
即P=P。(x,y,a);型腔边界和型芯边界无渗透,佳工艺参数组合为A、B2C3D2E3。
故T=T,T、为模腔内壁温度。
表2正交实验表及结果
变径管材质为聚丙烯(P),模具温度为20~80实验号
D
E变形量/mm
C,壁厚为2mm,大端直径64mm,小端直径40
2.138
mm,长度为80cm。
通过UG将三维模型转成SIL文件导人Mold
2.085
fow?,采用 Fusion网格划分,修复网格使最大纵横
2.077
比为6.7683,网格匹配率为91.2%。材料为PP(F
906
080-F, Sunoco Chemicals公司),其熔体温度为200
2.217
280℃,最大剪切应力0.26MPa,最大剪切速率
2.224
24000',泊松比为0.392。变径管采用注塑成型
时,浇口位置设在小端直径,以便于脱模。
13
1.659
2注塑工艺参数优化
2.1正交实验模型
2.43
在整个注塑过程中,由于温度和压力不断发生变
1.776
化,导致了塑料制件体积与密度的变化。影响制件翘
曲变形的主要工艺参数有熔体温度、模具温度、注射
2.116
时间的影响、保压压力、保压时间等。每个工艺参数
1.455
对收缩变形都是不同并且相互制约的。通过建立正交
实验模型,对其参数因子与水平组合进行优化,得到
1.896
最优参数组合,进行实验模拟验证。
555
2.093
将翘曲变形量作为主要指标,选择熔体温度
(A,℃)、保压时间(B,s)、保压压力(C,MPa)、
表3翘曲变形极差分析表
充填时间(D,s)和模具温度(E,℃)作为分析制
B
C
件的变量因素,每个因素取5个水平,见表1。
k1/mn1.8922.10622.10622.04702.1460
表1正交实验因素及水平
1,90562.10361.86922.0770