显示器前壳注塑仿真成型工艺参数的优化

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第2 5卷第 5期 20 0 7年 l 0月

轻 I枧槭Li h n u ty M a h n r g tI d s r c i e y

Vo . 5 N o 5 12 .

0e . 0 7 t2 0

[究 计]研设

示器前壳洼塑俯真成型

参数的优陈晓平，胡如夫，胡树根

(. 1宁波工程学院交通学院，浙江宁波 3 5 1;2浙江大学机械与能源工程学院，浙江杭州 3 0 2 ) 10 6 . 1 0 7摘要： 1以 5英寸电脑显示器前壳为例，过正交试验法安排实验，注塑成型的填充、压、却、曲过程进行仿真通对保冷翘

实验分析，得翘曲变形量，到试验数据，研究了不同工艺参数对注塑过程翘曲变形的影响程度，而得到一组优化获得并进

的工艺参数组合。究表明：正交试验法与仿真实验两者结合用于注塑过程参数优化，以消除注塑件成型缺陷，高研将可提成型质量，降低产品成本，短工艺制定周期。缩

关键词：塑成型；真实验；交试验；艺参数；化注仿正工优中图分类号： TQ3 0 6 2, 6文献标志码： A文章编号：0 52 9 (0 7 O— 0 3O 1 0 -8 5 2 0 ) 50 2一4

O引言

它只是部分试验，可用比全面试验法少得多的试

塑件产品在投入生产前，统的做法是技术人员传凭借经验，在选定的设备上通过不断试验来配置工艺参数。如果调整工艺参数无法满足生产要求时，对模再

根据工艺及正交试验法设计试验方案

验次数，得能基本上反获映全面情况的试验资料。

J选择各工艺参数及水平

l

具设计参数或使用材料和设备进行更改。该方法需要操作人员具有丰富的实践经验，而且费时，模成本试高，已不适应现代化生产的要求【。 1因此很多研究者在]运用仿真实验优化注塑成型工艺参数，除注塑件成消

建立正查实验矩阵I注塑仿真实得蛰 验， 翘曲

本文对塑件注塑成形工艺参数进行了优化

设计，减小翘曲变形，以 提高成形精度。据正交根试验法设计实验方案，选

型缺陷、高成型质量方面做了大量的研究工作提

。

否//交验 正试\

人是l

但工艺参数的选择涉及成千上万种组合，在这无数多的组合面前，果仅凭经验试凑，以得到最优的成型如难工艺参数组合。本研究将正交试验法与仿真实验两者结合用于注塑过程参数优化，用较少次数的仿真实验，

\是结/ V束否得到最终模拟结果的正交表

择各工艺参数和取值水平，立正交实验矩阵。建 并利用仿真分析软件Modlw模拟成形及翘 lf o

获得能基本上反映全面情况的试验资料，并研究不同工艺参数对注塑过程翘曲变形的影响的程度，而得进

』研究各工艺参数对翘曲量的影响规律

曲过程。其流程如图 1。2正交仿真试验

到一组优化的工艺参数组合，以达到消除注塑件成型缺陷、高成型质量、低产品成本、短工艺制定周提降缩期的目的。 1总体方案确定

Il获得优化的工艺参数组合

2 1仿真模型的建立 .本文以 1 5英寸电脑

图 1仿真实验分析流程

显示器前壳的注射成型作为分析实例。该产品的外围尺寸为3 01mx 3 01m x5 m, 5 - 0 1材料为 AB i t - i t 0- i t S塑料， 显示器前壳是重要的电脑配件，其注塑后的尺寸公对差，形位公差要求很高。其是其翘曲变形量不能大于尤3 0 11。×1~11因此， C 11将 AE技术应用于注塑成形，进行

长期以来，学试验中存在着 2个迫切需要解决科的矛盾。即理论上需要进行的试验次数与实际可行的试验次数的矛盾及实际所做的少数次试验与要求全面

掌握事物内在规律之间的矛盾。正交试验应用数理统计观点和正交原理，试验设计建立在科学的基础上，使 克服了单因素优选的局限性，使试验次数相比各因素、各水平的全排列组合大大减少。相对于全面试验而言，收稿日期： 0 6 1— O 2 0—22

翘曲变形预测，以优化注塑成形工艺参数设置，从而提高成形质量，到产品的设计要求。在进行仿真实验达

前，先建立三维模型，后借助 S首然 TL文件将该模型

基金项目：江省教育厅科研项目( 0 6 3 7浙 2005

)

作者简介：晓平 (9 8 )男，陈 1 7一，浙江永康人，士，师，硕讲主要研究方向为注射成型过程的计算机模拟及应用。

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2 0年第 5 07期

输入到 MP中， I经划分网格、择注射材料和成型设选

分析，冷却时间 t一4。 0~ 1 0S之间，匀地取 5值， 2均个则 t—4 ,0S 8,0 , 2。 3 0S 6, 0S 1 0S 1 0S ( )注射压力 P注射时间的确定决定了注射压 6 力的大小，在模拟结果中可以得出需要的注射压力。 ( )保压压力 P根据生产经验，压压力设定 7 保为注射压力的 8%。 O 保压压力的大小对保压过程至关重要，高的保过压压力会造成溢料和模具损伤，加制品的残余应力；增 过低的保压压力则会造成补料不足，收缩增大；而适当的保压压力有助于提高产品的表面质量和防止过分收

备、注系统设计、浇冷却系统设计等前置处理，立制建品模型和浇注系统、却系统，终得到的仿真分析模冷最型如图 2示。所

缩。在实际生产中，一般将保压压力设定为注射压力的8左右。 O比例[0 ] 40m

( )锁模力 F注射压力决定锁模力的大小， 8 在模拟结果中可以得出需要的锁模力 F。

图 2仿真分析模型 2 2试验指标确定 .

2 4约束条件确定 .根据工件尺寸，定义注射压力小于 5 0MP,模 0 a锁力小于 20 0t 0。

翘曲变形是薄壳塑料件注塑成型中常见的缺陷，不同材料、同形状注塑件的翘曲变形规律差别很大。不

翘曲变形问题的存在会影响注塑件的形状精度和表面质量，当翘曲变形量超过允许误差后，成为成形缺就陷，而影响产品装配。曲作为塑件变形的重要特征进翘

2 5确定影响翘曲指标的因子及水平 .在工艺参数优化过程中，计变量的取值范围相设当重要，因为这不仅关系到所选范围是否包含最优解

之一，研究极具工程价值Es。本文定义工件的总翘其 T],曲变形量为考察指标。

或者次优解，影响到优化过程的搜索效率。响塑料

也影件注塑成形后翘曲变形量大小的主要因素为：射温注

2 3设计变量及其取值范围的确定 .在工艺参数优化过程中，设计变量的取值范围相当重要。因为这不仅关系到所选范围是否包含最优解或者次优解，影响到优化过程的搜索效率。也总结前人的研究成果，文采用以下设计变量及变量的设计范本围：

度丁模具温度丁注射时间 t,压时间 t和冷却时，,保 间t,它们简称为因子， c,和E,假设各因子。将 B, D并之间不存在交互作用。各因子的取值范围内，在每个因子均匀地取 5个水平，如表 1。表 1正交试验的因素及水平 \因素 A(射温度)B(具温度 )c t射时间)D( t t模 (t保压时间)E冷却时问) ( 水平\ T1℃/ T d℃ hs/ ts a/ fs 3/

( )注塑温度 (体温度 ) Mod o的塑料 1熔丁 lf w l库提供了本文所选取材料的注塑温度范围： 2 T一2 0~

2O 6 C,在这个区间，匀地取 5个值， T一2 0均则 2C, 0℃, 0℃, O℃, O 23 24 25 26 C。

( )模具温度丁 MOL L w的塑料库提供 2 DF 0了本文所选取材料的注塑温度范围：一 4~8 T O 0℃,2 6正交表选用 .

在这个区间，匀地取 5个值， T 0℃, 0℃, 0均则=4 5 6℃,O℃,O℃。 7 8

这是 5因素 5水平的试验。所有不同组合的试验对条件进行试验，为全面试验，本试验中，面试验称在全

( )注射时间 t根据实际情况和模拟分析， 3 注射

将包含 5种不同条件的试验，逐个进行试验，然是 要显比较困难的。采用了正交试验法，择 L(正交表设选 5)

时间 t一0 6 . 间， .~3 3S之均匀地取 5个值， t一0 6则 .S, .3 S, . 2 7 S, . 。 1 2 0 S, . 3 3 S

计试验方案，只需要进行 2试验。由于没有 5因素 5 5次水平的正交表 L(, 5)可以用 L 5(代替， 2 6)取前 5列，得到相应的正交表。

( )保压时间t根据实际情况和模拟分析， 4 保压

时间 t 5 5S之间，匀地取 5个值， t一 5S 1

~2 一均则。 ,0S, 5 S, 0 S, 1 2 25 S。

2 7试验结果 .

( )冷却时间 (时间 ) 5总

根据实际情况和模拟

本案例主要利用 Mod o软件分析 3种影响翘 lf w l

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[研究 设计]

陈晓平，等显示器前壳注塑仿真成型工艺参数的优化

曲的因素对该制品翘曲问题的影响程度。图 3中，在左

3工艺参数对翘曲量的影响分析

上图为制品总的翘曲变形，右上图为不均匀冷却引起翘曲变形，下图为分子取向导致的制品翘曲变形，右左下图为区域收缩对制品翘曲变形问题的影响程度。通

在表 2中考察了 5因素 5水平对塑料件注塑翘曲

变形量的影响，其所有不同的试验条件共有 5个， 现在用正交表安排试验只需要做 2 5次试验，验的目的是试为了找到哪个工艺参数对翘曲量的影响最大，及各以个工艺参数对翘曲量影响程度的顺序，后得出最佳最参数组合。了直观起见，各影响参数在不同水平下为把

过比较可知，区域收缩是引起该制品翘曲的主要原因。 从表 2真试验结果数据可知，型工艺条件对产品仿成变形的影响是多方面的，而且是不确定的。以确定的可是成型工艺条件与产品收缩变形是相关的。

模拟试验的翘曲量均值画成曲线图，图 4所示。如 表 3工艺参数对翘曲量的影响数据分析

∞∞∞∞加∞

∞∞∞∞∞∞

图 3翘曲变形及影响因素表 2仿真试验数据

A, C, E分别代表注射温度、具温度、射 B, D,模注时间、保压时间、冷却时间对塑件翘曲变形量的影响。从图 4中可以明显地看出各因子 (数 )指标 (曲参对翘量)的影响大小，成型工艺参数中注射时间对塑件翘在2 1 .2 1 6 .4 1 0 . 0 0 1 .9 1 2 .6 1 41 . 1 0 . 3 1 0 . 7 1O . 2 1 8 . 1 1 3 . 4 1 O . 1 0 8 . 9 1 6 . 5 1 5 . 7 1 O . 8 1 2 . 3 2 0 .4 1 7 . 2 1 3 . 6 1 1 .0 1 7 .6 1 5 . 9 1 9 . 7 1 2 . 2

曲量影响最大，压时间对塑件翘曲量影响最小，保即尺c >尺>尺

>尺>R (: 。注 A~注射温度， B一模具温

度， c~注射时间， D一保压时间， E一冷却时间)。由图

可知，注射时间外的其它工艺参数，:除如注射温度、冷却时间等参数对翘曲量控制同样起到不可忽视的作用。照表 3根据成形要求，参，塑件注塑成形后翘曲量越小越好，以得到各因子的优化组合为： C D。 可 A B。 E。 4检验优化结果

当工艺参数组合为： c D。 即：塑温度为 A B。 E,注 2 0℃,具温度为 6 3模 0℃,注射时间为 2 7S保压时间 .,为 1, 5S冷却时间 (时间 ) 1 0S时，用 MP软件总为 0采 I进行产品注塑成型模拟，到翘曲量为 0 8得 . 1mm,满足

产品要求 (总翘曲量小于工件尺寸 3 )‰。5结论

采用正交试验法和仿真模拟实验相结合，薄壳对

注塑翘曲变形作了多工艺参数综合影响分析，较少用次数的仿真实验，得能基本上反映全面情况的试验获资料，研究不同工艺参数对注塑过程翘曲变形的影并响的程度，而得到一组优化的工艺参数组合，进避免了

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2 0年第 5 07期汤宏群，广才.苏 M0L L DF 0w在注塑成

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型中的应用[]广西大学学报： J.自然科学版， 0 3 ( ) 6一6 . 2 0, 6: l 3

宋光明，张君，定福.于 CAE技术的董基

螽lO| O

\,/水平数

注塑成型保压过程模拟分析[]轻工机 j.械， 0 3 3: 4 6 2 0 ( ) 8—8 .

王家惠，建雄，同判 .动模拟技术在刘崔流

注塑成型设计中的应用[]昆明理工大学 J.学报，0 2 4;9 5 . 20()4— 2

图 4各工艺参数和水平对翘曲量的影响各因素单独分析的片面性，效地解决了以往工艺参有数设置不合理现象，降低了试模费用和减少了试模并

陈晓平 .王耘，胡树根， .于流动模拟等基技术的注塑成型工艺参数优化[]机械设 J.计与制造 . 05 2:8 2 0 ( ) 6~6 . 9

次数，而减小了生产成本。同时研究表明：从除注射时间外的其它工艺参数如注射温度、压时间等参数对保

[]正交试验设计法编写组 .交试验设计法 F]上海：海科学技 6正 M .上术出版社，9 9 l7.

塑件翘曲量控制同样起到不可忽视的作用。参考文献：[]郑生荣， 1辛勇，国泰，注射 E艺参数的快速确定方法[]杨等. - J.模具 E业， 03 ( 2:— 1. - 2 0,1)9 3

谢[]李海梅， 7

英，晓容， .射压力对塑件残余应力和翘曲变余等注

形的影响[]模具工业，9 9 7:7 3 . J. 19()2— 0 []菲恩费尔德 .射模塑技术 F]徐定宁， .京：国轻工业出 8注 M .译北中版社，9 0 19 .

Op i zt no n et nM odn r c sigP r mee s t miai fI jci ligP o esn a a tr o oo s a he lBa e h t g n lEx r m e f Di pl y S l s d t e Or ho o a pe i ntC EN a— ig, U—u, H Xio p n H Ru f HU h— e。 S u g n] ]

( . l g fTr f c, n b n v r iy o c n l g, n b 1 0 6 Ch n 1 Co l e o a f Ni g o U i e st fTe h o o y Ni g o 3 5 1, i a;] e] i

2 Me h nc la dEn r y E gn eig Colg,Zh j n ie st . c a ia n eg n ie r l e n e ei gUnv riy,Ha g h u 3 0 2, ia a n z o 1 0 7 Chn )

Abta t T kn ic s o ue i ly s ela ee rh o jc,st印 a t i a d l ra g h src: a ig 1 n h’c mp trds a h l s rsac bet e 5 p r fc lmo e,ar n ete i i Cmbn t no rcs p rme r i rh g n l x ei n n e rsl tbe rm te u rcl i lt no

O iai f p oes a a t s noto o a p rme t dg t eut al f o h mei muai o e e a n as o f i et n mo ig n a dt n h n lecso a iu rcs p rme r a ea ay e n c o l n .I d i o,tei u ne v r sp oes a a t s r n lsd,a d teo t zd j i d i f f o e n h p i e mip a t r c mbna i n i b a ne o mi i z t e wa p so to q an iy. The e e r h on l de t t t ar me e o i to s o t i d t n mi e h r dit ri n u tt r s a c c c u s ha he c m bi to o o t o na in f r hog na e e i n an sm u a i n e t o t e ptm ia i n f o l xp rme t d i l to t s f r h o i z to o pr c s pa a t r c n o es r me e s a i r e t e mo di g qu lt mp ov h l n a iy,r duc he p o c i n c tan ho t n t e de l m e y l . e e t r du to os d s r e h veop ntc c e

Ke r s ijc in mod n ywo d:ne t l ig;smua i nt s;o t o o a x e i n;p o e sp r mee s p i z to o i lt e t rh g n l p rme t r c s a a tr;o t a in o e mi[■ 简讯]信

.

企管 .业理

《香型白酒》 3项国家标准延期实施浓等

日前，家标准委发出关于延期实施 G/ 1 7 1 1 2 0￣香型白酒》 3项国家标准的通知。通知说，研究决定， B 国 B T 0 8.— 0 6浓等经 G/

T1 7 1 1 0 6浓香型白酒》GB T1 7 12 0 6清香型白酒》G/ 0 8 . - 2 0( 08 .—2 0《、/ 0 8 .—2 0《、 B T1 7 1 3 0 6米香型白酒》项国家标准延期至2 O等3 08年 1 1日起实施。月 (自《国轻工机械网}0 70—0摘中 2 0—62 )

本实用新型为一种切纸机压纸器的回升托起装置，包括一油缸活塞柱和一压纸器，

其油缸活塞柱和左右压纸杠杆的下端连接， 压纸器通过导板和压板与压纸杠杆的上端连接，根压簧分别设置在压纸器的两侧并套设于压簧螺杆外， 2压簧螺杆的下端通过压纸拉杆和压纸杠杆的上端连接。本实用新型的结构简单，具有安全可靠、定性高的特点。(请号：3 2 4 3 4且稳申 0289.)

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/jvlm.html