基于翘曲的注塑成型工艺参数优化组合

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1、第25卷第6期高分子材料科学与工程Vo1．25．No．62009年6月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGJun．2009基于翘曲的注塑成型工艺参数优化组合曾亚森，何和智2(1．中山火炬职业技术学院，广东中山528436；2．华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心，广东广州510640)摘要：采用Taguchi方法设计注塑成型模拟实验，以注塑成型工艺参数混合优化模块方法确定工艺参数最优组合。先建立注塑成型工艺参数混合优化模块，按C9(3)正交表进行实验，得到熔体

2、温度、保压压力、注射时间、成型周期时间等参数不同水平时的翘曲和收缩率数据，翘曲量和收缩率都属于望小特性，计算出S／N比，通过S／N比反应图分析得出较优工艺参数组合，再实验验证确定最优组合，最后说明注塑成型工艺参数混合优化模块方法可行。关键词：翘曲；SE艺参数；组合；Taguchi；优化模块中图分类号：TQ320．66+2文献标识码：A文章编号：1000—7555(2o09)O6．0163—04翘曲是注塑制品在制造中的主要缺陷，翘曲变形以求更优化的组合。影响制品外观，也影响产品装配质量。注塑制品发生翘曲主要原

3、因是分子取向效应引起的收缩不均匀、区域之间收缩不同和不均匀冷却。当制品形状和材料选定后，工艺参数的设置显然就成为最重要的问题【卫J。目前国内外主要采用综合有限元分析法、反应曲面法、遗传算法、自适应优化算法、模拟退火法、模拟实验以定量统计分析法和通过正交试验等优化方法来研究寻找最优参数[3-8j。这些研究是以某种算法为理论基础，然后通过模拟实验例证，说明注塑过程工艺参数对翘曲有必然的影响与交联关系，但在工程实践中未见规模应用。本实验研究旨在建立与运用注塑成型工艺参数混合优化模块方法，提出以减小注塑制品翘曲为质

4、量目标，获得注塑过程主要工艺参数的最优组合为目的，验证注塑成型工艺参数混合优化模块方法。1注塑成型工艺参数混合优化模块模流分析软件Moldflow和Taguchi实验方法(田口法)在近年工程实践中应用已经较广泛。本次仿真2Moldflow模拟实验实验应用Moldflow中MPI软件进行模拟注塑过程，本次研究以洗衣机外桶的注射成形过程为实例，按田口法设计实验，建立如下注塑成型工艺参数混合用MoldflowMPI进行注射过程模拟分析，以翘曲为寻优化模块，按下图一步骤执行工艺参数优化过程。其优目标，以熔体温度、保

5、压压力、注射时间和成型周期中得出有较优参数组合后，再进行参数二次优化循环，时间等为约束条件，研究对翘曲的交互影响，与影响的收稿日期：2008．11．27基金项目：广东省自然科学基金资助项目(04011554)通讯联系人：曾亚森，主要从事塑性成形与摸具计算机技术方面研究，E-mail：zysO20(~21cn．com高分子材料科学与工程2009正趋势，以信噪比S／N为最小望值，确定注塑过程工艺应用MoldflowMPI模拟洗衣机外桶的注塑成形参数的最优组合。过程代替真实实验，用模拟实验的数据结果进行分析。洗衣

6、机外桶是大型注塑件，要与内桶进行装配使用，翘曲变形是影响制品质量的主要因素。所以这次实验以翘曲为优化目标，以工艺过程参数为影响因子，进行优#Il-化组合。与翘曲有关的工艺过程参数分别为(1)充模过程参数：模具温度、注射时间、熔体温度、注射速度；(2)保持过程参数：保压压力、保压时间、／P转换；Fig·1Productsimulativeexperimentdesign(3)冷却过程参数：冷却时间、熔胶背压、螺杆转速等。2．1模拟实验模型根据已有的研究L3,4,7]选用影响翘曲较大的因素——如Fig．1，洗衣

7、机外桶网格图，共10123个网格单熔体温度、保压压力、注射时间、保压时间、冷却时间进元，尺寸450IYLrn×440mATtX4201Ttrn，壁厚3mitt，采行最优水平配置实验，其中以注射时间+保压时间+用直接浇口由主流道直接进料，熔体的压力损失小，成冷却时间作为成型周期时间。型容易适用这种成型大而深的塑件，浇口的位置根据Tab．2ParameterandthisLevelsMPI最优浇口分析设置在桶底，如图。主流道设计成圆锥形，其锥角为4。，以便于凝料从流道中取出，内壁表面粗糙度为R=0．63，主流道

8、长度取L=801TIITI，两端半径分别为5mm和8Ffll'n。冷却水道的尺寸D：30rnlTl，冷却水管道的孔数为10；建立冷却系统如Fig．1。2．2模拟实验材料Tab．3L9(34)Orthogonalarraysandexperimentaldata根据实际生产经验，这种桶类注塑制品外壳类采用PP材料，PP材料在注射时，注射压力在70MPa～120MPa，模具的温度在40℃～80℃，熔体温度220℃～2