注塑工艺参数的优化选择模板.doc
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1、第5章 注塑工艺参数优化选择注塑工艺参数包含模具温度、熔体温度、注射压力、保压压力、注射时间等66。前面注塑成型过程分析比较全部是在统一注塑工艺参数下进行,没有考虑到注塑工艺参数对注塑成型过程影响。即使浇注系统保持不变,流动过程也会伴随注射时间、熔温和模温等注塑工艺参数改变而发生改变。为确保流动过程合理性,就需要考虑注塑工艺参数影响。在注塑成型过程中,注塑成型工艺参数如熔体温度、模具温度、注射压力、保压压力、注射时间和保压时间等全部会对塑件注塑成型后成型周期、塑件质量、体积收缩率等有着很大影响。其中塑料熔体温度和模具温度对注塑过程影响尤其显著,塑料熔体温度和模具温度改变会直接影响到熔体在型腔内
2、流动情况。假如塑料熔体温度升高,流动速率可能会增加,这么就有利于充模;不过假如塑料熔体温度过高就可能会引发塑件烧焦甚至材料降解67。模具温度改变也会直接影响制品生产效率和质量,假如模温过高可能会延长塑件注塑成型周期,就会降低生产效率;假如模温过低就可能会发生熔体滞留,造成欠注和熔接痕等缺点68。在传统塑件注塑成型中,注塑工艺参数确实定通常需要经过数次试模,而经过Moldflow模拟分析就能够一次性确定注塑工艺参数。Moldflow中注塑工艺参数优化包含两种方法,一个是在DOE模块进行优化分析,一个是在流动分析模块进行优化分析。DOE模块优化分析关键是对塑料熔体温度和模具温度进行优化分析,不过不
3、能够对其它注塑工艺参数进行优化分析,这个也是现在软件在DOE模块开发方面限制,有待科技深入发展。DOE模块优化分析是依据设置变量情况,软件自动利用类似正交试验方法来分析塑料熔体温度和模具温度对塑件各方面影响情况,然后经过对模拟结果分析比较来确定塑料熔体温度和模具温度。流动分析优化方法是在流动分析模块对注塑工艺参数如保压压力、注塑速率等进行优化选择方法。这种方法经过对被注塑工艺参数影响较大流动过程描述量如充填时间、体积收缩率、残余应力和锁模力等比较分析来确定优化注塑工艺参数。下面将经过这两种方法来对注塑工艺参数进行优化分析。5.1 DOE模块熔体温度和模具温度优化选择下面将经过对关键描述量如循环
4、时间、体积收缩率、注射压力等进行分析来优化选择熔体温度和模具温度。5.1.1 DOE(流动)试验设置材料推荐熔体温度为255,模具温度65为中间值,熔体温度范围在235-275之间,模具温度范围在45-85之间;以5改变来设置,这么产生9组水平(数值),设为1-9;设熔体温度为因子A,模具温度为因子B。设置如表5-1参量,然后在软件中依据表中数据进行试验设置。表5-1 数据设置子平因水123456789A210215220225230235240245250B17.522.527.532.537.542.547.552.557.55.1.2 熔体温度查看分析结果熔体温度是熔体注塑时温度,熔体温
5、度是关键注塑工艺参数之一。下面将分析熔体温度改变对循环时间、体积收缩率、注射压力和制品质量四个量影响。(1) 循环时间循环时间指注塑成型周期,关键包含充填时间、保压时间、冷却时间等。循环时间能够看出注塑效率,循环时间越短则注塑效率越高,企业生产效益就越好69。下面将分析熔体温度改变对循环时间影响。图5-1 随熔体温度改变循环时间从图5-1能够看出,伴随熔体温度增加,循环时间先减小,当熔体温度抵达某个点时,循环时间最小,然后伴随熔体温度升高,循环时间也变大。从图表看出,当熔体温度在258时循环时间最小,此时注塑周期最短,生产效率最高。所以从熔体温度角度来说,选择258熔体温度。(2) 体积收缩率
6、体积收缩率指塑件固化收缩时体积改变率。体积收缩率越小,则塑件变形会越好,塑件质量会越好。下面将分析熔体温度改变对体积收缩率影响。图5-2 随熔体温度改变体积收缩率从图5-2能够看出,伴随熔体温度增加体积收缩率也变大,熔体温度增加到某点时体积收缩率最大,然后伴随熔体温度增加,体积收缩率又变小。从图表看出,当熔体温度在255时体积收缩率最大,熔体温度在235时体积收缩率最小。熔体温度235时体积收缩率最小,此时塑件变形会最小,塑件质量最好。所以从体积收缩率角度来说,选择235作为熔体温度。(3) 注射压力注射压力是注塑时注塑机对型腔施加压力。注射压力是由液压压力提供,注射压力越小则所需液压压力就越
7、小,越能节省能量70。图5-3 随熔体温度改变注射压力从图5-3能够看出熔体温度改变时注射压力改变情况。从图表中看出,伴随熔体温度增加,注射压力基础成直线变小,在熔体温度为275时,注射压力最小。在注射压力最小时,注塑机所施加液压压力最小,所需能量最小,最能提升企业效益。所以,从注射压力角度来说,选择熔体温度为275。 (4) 制品质量制品质量是软件依据分析情况对塑件作综合质量评价。制品质量评价指数越高,制品就越好71。制品质量随熔体温度改变情况图5-4所表示。图5-4 随熔体温度改变制品质量从图5-4能够看出熔体温度改变时,制品质量改变情况。从图表看出,伴随熔体温度增加,制品质量指数也是基础
8、呈直线下降,熔体温度为235时制品质量指数最大,此时制品质量最好。所以,从制品质量角度来说,选择235为熔体温度。总而言之,从循环时间角度来说熔体温度为258时最好,从体积收缩率来说熔体温度为235最好,从注射压力来说熔体温度为275最好,从制品质量来说熔体温度235最好。从循环时间图表能够看出,熔体温度改变对循环时间影响很小,综合考虑选择熔体温度为235。5.1.3 模具温度查看结果和分析比较(1) 循环时间图5-5 随模具温度改变循环时间从图5-5能够看出,伴随模具温度增加,循环时间改变情况。从图表看出,伴随模具温度增加,循环时间成直线变小,当模具温度在85时循环时间最小,此时注塑周期最短
9、,生产效率最高。所以从模具温度角度来说,选择85模具温度。(2) 体积收缩率改变图5-6 随模具温度改变体积收缩率从图5-6能够看出,伴随模具温度增加,体积收缩率改变情况。从图表看出,伴随模具温度增加,体积收缩率成曲线变小,当模具温度在85时体积收缩率最小,此时塑件变形会最小,塑件质量最好。所以从体积收缩率角度来说,选择85作为模具温度。(3) 注射压力模具温度对注射压力影响图5-7所表示。图5-7 随模具温度改变注射压力从图5-7能够看出模具温度改变时注射压力改变情况。从图表中看出,伴随模具温度增加,注射压力成曲线变小,在模具温度为85时,注射压力最小。在注射压力最小时,注塑机所施加液压压力
10、最小,所需能量最小,最能提升企业效益。所以,从注射压力角度来说,选择模具温度为85。(4) 制品质量制品质量随模具温度改变情况图5-8所表示。图5-8 随模具温度改变制品质量从图5-8能够看出模具温度改变时,制品质量改变情况。从图表看出,伴随模具温度增加,制品质量指数呈曲线下降,模具温度为45时制品质量指数最大,此时制品质量最好。所以,从制品质量角度来说,选择45为模具温度。总而言之,从循环时间角度来说模具温度为85时最好,从体积收缩率来说模具温度为85最好,从注射压力来说模具温度为85最好,从制品质量来说模具温度45最好。从制品质量图表能够看出,模具温度改变对制品质量影响很小,综合考虑选择模
11、具温度为85。5.2 流动模块参数优化选择流动模块注塑工艺参数分析关键是对注射压力、注射时间、保压压力、保压时间进行优化选择。注射压力关键用来克服塑料熔体流动阻力;充填阶段注射压力改变很复杂,受到塑件形状结构、厚度分布、流道粗糙度等很多原因影响,所以充填阶段注射压力是不可确定原因,注塑机设置注射压力只是额定注射压力72。因为充填阶段注射压力改变不确定性,通常充填过程全部采取注射速率控制方法来控制充填过程,所以充填阶段注塑工艺参数优化选择只能对注射速率进行而不能对注射压力和注射时间进行优化选择;注射压力和注射时间是经过对优化注射速率进行流动分析后确定。充填完成后进入保压阶段,流动过程控制就从注射
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