基于正交试验及MoldFlow模拟优化扶手盖板注塑工艺.pdf

赵佳峰,等:基于正交试验及 Moldflow模拟优化扶手盖板注塑工艺
基于正交试验及 Moldflow模拟优化扶手盖板注塑工艺
赵佳峰狄金叶
(中国海洋大学青岛学院机电工程系,胶州266300
摘要以某汽车扶手盖板为研究对象,综合评价了多个工艺参数对注射翘曲变形的影响。通过正交试验法,并
基于 Moldflow注射模流动分析软件,分析最佳浇口位置,获取试验数据,研究试验范围内各工艺参数对翘曲的影响,
从而获得最优工艺参数组合。
关键词工艺参数翘曲 Moldflow正交试验
翘曲变形是指制品脱模厝形状偏离了模具型腔2模型前处理
的形状,它是塑料制品常见的缺陷之一。翘曲是由
将模型从UG导入到 Hypermesh6.0,去除圆角
收缩变化而引起的,所有的产品在成型时都会发生曲面简化模型,划分网格,导入到 Moldflow6.0。网
收缩,所以产品都会发生翘曲。问题是翘曲量是否格划分如图2所示,网格匹配率90.8%。设置浇注
超出产品的设计要求。 Moldflow把翘曲变形的原因系统(扇形浇口、冷流道类型)和冷却系统(冷却管
主要归结为以下3点:①冷却不均;②收缩不均匀;道直径8mm,采用25℃水冷却,其入口雷诺数为
③取向的影响。采用 Moldflow的 MPT/Warp分析模10000)。有限元分析模型如图2所示。
块可以准确预测产品的翘曲变形量。通过研究引起
翘曲变形原因,提出相应的解决方案:①优化塑料制
品结构设计;②修改模具结构(包括浇注系统、冷却
系统、顶出系统);③调整工艺参数;④选用较小收
缩及收缩均匀的材料。
笔者以某汽车扶手盖板为例,利用 Moldflow的
MPI/Warp分析模块对该制件注射工艺进行翘曲模
图2有限元分析模型
拟分析,通过正交试验设计,优化工艺参数减小翘曲3正交试验设计
变形量,为某工厂作为参考
正交试验工艺参数
制件结构及工艺分析
正交试验设计是利用正交表来安排与分析多因
图1所示为汽车扶手盖板制件及网格示意图,素试验的一种设计方法。它挑选部分有代表性的试
外形尺寸约300mmx85mmx65m,大部分壁厚验因素水平组合进行试验,通过对这部分试验结果
较为均匀,为2.5mm左右,两端壁厚较大达5m
分析了解全面试验情况,确定出各个试验参数对试
左右,故在两端端部成型时易翘曲。该制件材料为验目标的影响度大小,从而调节影响最大的试验参
丙烯腈ー丁二烯一苯乙烯(ABS), Moldflow推荐的数取得更好的试验结果,同时获得各个试验参数最
工艺参数范围为:最低熔体温度25℃,最高熔体温佳水平组合。影响制件注射成型后翘曲变形量大小
度265℃,最低模具温度40℃,最高模具温度80℃。
的主要工艺参数有保压压力(A)、保压时间(B)、模
具温度(C)、熔体温度(D)、注射时间(E)、冷却时间
(F)。每个因素取3个水平,如表1所示。
根据表1因素和水平设置模拟试验正交表,考
察6因素3水平对制件注射翘曲变形量的影响,所
有不同的试验条件共有36个,通过正交表安排试
验,只需要做27次试验,试验目的是找到各个工艺
(b)
因素对飊曲量影响程度的顺序,最后得到最佳因素
一扶手盖板制件;b一网格示意图
图1扶手盖板制件及网格示意图
收稿日期:2011-08-11
工程魁料应用
2011年,第39卷,第10期
表1试验因素水平表
次试验是6因素3水平单指标的正交试验,可以选
水平
项目
用矩阵27(36)正交试验表安排试验,27(36)的
A)/%
试验表及正交试验结果(均值、极差)见表2。
以因素的水平值为横坐标,以同一水平的翘曲
量平均值为纵坐标,得出因素水平变化趋势如图3
所示。从图3也可以看出,影响翘曲的最大因素为
0.80
模具温度,其次为保压压力、保压时间、注射时间、熔
注:1)占注塑压力比例。
体温度、冷却时间和AxB。因此解决翘曲问题时,
组合。
可以在成本所接受的范围内着重选择收缩小且收缩
2模拟试验及结果
均匀的料,尽量提高模温和保压压力。从表2很明
在进行翘曲分析之前,先完成对冷却、充填和流显可以看出,最优的方案为:保压压力为注射压力的
动的优化,再对制件进行翘曲分析。分析类型设置95%,保压时间108,模具温度80℃,熔体温度
为常用的冷却ー-流动-翘曲(CW)组合。由于本265℃,冷却时间20s。
表2试验结果分析表
A XB AXB
D
项目
翘曲量
9
10
13
974
2.573
2.647
4
2.703
16
2.652
3.048
3.097
3.009
2.649
3.069
2.581
k1「2.6922.889212.79982.80112.989512.871312.81792.79612.793112.836612.7412.831212.8312
k22782312.80312.81212.80682.82312.742.73512.79492.76512.18742.1912.83712.787主次顺序
k32.94042.74312.80912.8002.6022.769312.86182.840212.85642.19219531279932.7953EF,A×B
极差网0.24840.14410.012210.005710.387510.10210.126810.060610.091310.049210.05510.043510.0435
优水平
A1、B3、C3、D3、E3、F2
优组
A1、B3、C3、D3、E3、F
4结论
对翘曲影响最大的工艺因素为模具温度,其次为保
(1)通过 Moldflow的MPI/Warp分析结果可知,压压力、保压时间、注射时间、熔体温度、冷却时间和