龐龍鳳

【摘 要】以某廠汽車前燈為研究對象， 使用Moldflow對其進(jìn)行模擬分析， 采用正交試驗(yàn)法設(shè)計試驗(yàn)方案， 找到最優(yōu)的工藝參數(shù)組合，旨在獲取最小縮痕深度。

【Abstract】In this paper， the automobile headlights of a factory are taken as the research object， the Moldflow is used to simulate it. The orthogonal test method is used to design the test scheme， and the optimum combination of process parameters is found. The aim is to obtain the minimum shrinkage depth.

【關(guān)鍵詞】注塑成型；正交試驗(yàn)；縮痕深度；參數(shù)優(yōu)化

【Keywords】injection molding； orthogonal test； shrink mark depth； parameter optimization

【中圖分類號】TP391.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）04-0181-03

1 引言

傳統(tǒng)的模具設(shè)計和工藝參數(shù)設(shè)置主要通過實(shí)物試模來反復(fù)調(diào)整工藝參數(shù)，缺乏科學(xué)依據(jù)，生產(chǎn)周期長，成本高[1]。因此，針對如何快速有效的尋求合適的工藝參數(shù)組合，得到高質(zhì)量塑料制品的研究具有重要意義。

2 注塑系統(tǒng)的建立

2.1 汽車前燈的有限元仿真

首先運(yùn)用UG軟件對汽車前燈進(jìn)行三維造型，如圖1為汽車前燈的結(jié)構(gòu)模型，該產(chǎn)品的長寬高分別為320*185*445 mm。

2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計

本文的澆注系統(tǒng)結(jié)合客戶的要求，澆口選用側(cè)澆口，痕跡小，加工方便，特別適用多型腔的兩板式模具[2]，澆口及流道位置設(shè)置如圖2所示。

2.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)汽車前燈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將大量的水井設(shè)置在模具型芯和型腔位置處，用以加強(qiáng)冷卻，如圖3，圖4所示。

3 成型方案的初步模擬及結(jié)果分析

前燈的材料選用SABIC Innovative Plastics B.V.制造的Lexan LS2 ：PC。結(jié)合Moldflow軟件中對該種材料推薦的工藝參數(shù)范圍以及成型窗口分析確定初步成型工藝參數(shù)如表1所示。

對此工藝設(shè)置進(jìn)行冷卻、填充、保壓和翹曲分析得到主要缺陷是縮痕深度，從圖5所示，可以得出制品的最大縮痕變形量為0.0660mm。根據(jù)企業(yè)要求，縮痕深度控制在0.02—0.05mm。

4 正交試驗(yàn)方案

利用規(guī)格化的正交試驗(yàn)表，既能減少盲目試模的次數(shù)，又能在較少的試驗(yàn)次數(shù)內(nèi)使各因素得到較為全面的檢驗(yàn)，通過數(shù)據(jù)處理還可以找出各試驗(yàn)因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響程度[3]。

4.1 正交試驗(yàn)因素及水平

根據(jù)前面的分析，本文以縮痕深度為優(yōu)化目標(biāo)，以保壓壓力、保壓時間、注射時間、V/P（速度/壓力）轉(zhuǎn)換四個變量為實(shí)驗(yàn)因素，根據(jù)實(shí)驗(yàn)因子和水平數(shù)量，采用四因子五水平的L25（54）正交表，假設(shè)各因素間無交互效應(yīng)。根據(jù)材料工藝性分析，在工藝參數(shù)取值范圍內(nèi)，模具溫度統(tǒng)一取80℃，熔體溫度統(tǒng)一取280℃，建立因素水平表2并利用Moldflow軟件對25個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，結(jié)果如表3。

4.2 正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析

為得到指標(biāo)與各因素的關(guān)系，尋找最佳成型工藝參數(shù)組合，極差分析可以求得不同因素在不同水平上的極差和平均值[4]。表4是當(dāng)以縮痕深度為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)時，均值極差法對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，實(shí)驗(yàn)因子的顯著性順序與信噪比分析所得結(jié)果一致，即各因素對縮痕深度影響程度大小依次為：保壓壓力A> V/P轉(zhuǎn)換D >注射時間C>保壓時間B。

為了便于直觀的觀察因素的變化對指標(biāo)的影響效果，做出各因素對各指標(biāo)均值影響的趨勢圖[5]。

從圖6，可以看出，在本實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)，結(jié)合極差分析，當(dāng)以縮痕深度為實(shí)驗(yàn)指標(biāo)時，在實(shí)驗(yàn)因子保壓壓力A取水平5（105MPa）、實(shí)驗(yàn)因子保壓時間B取水平4（6.5s）、實(shí)驗(yàn)因子注射時間C取水平5（5s）、實(shí)驗(yàn)因子V/P轉(zhuǎn)換D取水平1（100%）時，縮痕深度均值最小。

4.3 最佳工藝參數(shù)組合的驗(yàn)證

利用Moldflow軟件，對優(yōu)化后的工藝參數(shù)進(jìn)行分析驗(yàn)證。模擬結(jié)果如圖7所示， 在最優(yōu)方案A5B4C5D1下進(jìn)行模擬分析得到的縮痕估算為0.0412mm，遠(yuǎn)小于原來工藝參數(shù)條件下的縮痕深度0.066mm。說明對改善翹曲變形起到明顯作用。

5 結(jié)論

①以某工廠汽車前燈為研究對象，用正交試驗(yàn)法對Moldflow的結(jié)果進(jìn)行多因子水平分析，得出了注塑成型工藝參數(shù)的優(yōu)化配置以及試驗(yàn)條件下各因子對評價指標(biāo)縮痕深度影響程度大小依次為：保壓壓力A> V/P轉(zhuǎn)換D >注射時間C>保壓時間B。

②對優(yōu)化配置的工藝參數(shù)組合A5B4C5D1進(jìn)行分析驗(yàn)證，優(yōu)化后的縮痕深度為0.0412mm，遠(yuǎn)小于原來工藝參數(shù)條件下的縮痕深度0.066mm，達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)的要求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】范亞博. 基于CAE技術(shù)的汽車內(nèi)飾板翹曲與縮痕的優(yōu)化研究[D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2015.

【2】張國俊，劉文，毛睿，等. 基于Moldflow的注射成型工藝參數(shù)對塑件收縮痕的影響研究[J]. 模具工業(yè)，2014，40（06）：15-19.

【3】楊燕燕，向良明，莊瑞英，等. 基于Moldflow和Taguchi方法的汽車長飾條工藝參數(shù)優(yōu)化[J]. 模具技術(shù)，2017（04）：1-5.

【4】劉杰. 汽車門內(nèi)板注塑工藝優(yōu)化與模具設(shè)計[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學(xué)，2016.

【5】李雪梅，羅曉曄， 許忠斌.精密注塑用模具設(shè)計問題的探討[J].機(jī)床與液壓，2006（04）：217-219.