基于CAE与正交试验的多指标注塑成型工艺参数优化.pdf

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1、36工程塑料应用2010年，第38卷，第4期基于CAE与正交试验的多指标注塑成型工艺参数优化陈燕蔡伟亮蔡一蓝(华南农业大学工程学院，广州510642)摘要以一次性叉塑料件为例，运用CAE软件Moldflow采用正交试验方法进行仿真模拟多指标试验。研究了注射温度、模具温度、注塑压力和注射时间等_不同成型工艺参数对各项试验指标的影响，通过对试验结果运用多指标综合加权评分法分析，在试验范围内获得最佳成型工艺参数组合。关键词注射成型多指标工艺参数优化CAE正交试验注射成型是塑料件应用较广的一种成型方法，Moldflow软件进行网格划分处理，根据软件分析，一注射成型模具约占整个塑

2、料模具的90％⋯。在注次性叉最佳浇口位置在中部，如图1所示。综合考射成型中，成型工艺条件的选择和控制是保证成型虑该塑料件的精度、尺寸大小和生产批量，注塑模采顺利进行和塑料件质量的关键因素，同时其对生产用一模四腔平衡式H型排列，如图2所示。效率和制造成本都有很大的影响。最佳浇F-I位霞=1．000为了确定成型工艺参数，传统的方法是根据经验反复试模、不断调整，既费时且费用高，同时受经最好曩验的局限性，难以确定最优的工艺参数。运用CAE技术，在计算机上模拟注射成型过程，预测塑料熔体的填充、保压和冷却情况，以及塑料件的缩痕、熔接最差囊痕和翘曲变形等缺陷情况J，可以得到较优的成型

3、岁器一轻工艺参数配置。在仿真试验中，由于影响塑料件注图1浇口位置分析结果射成型综合性能的工艺因素有很多，并且每个工艺因素又有多个水平，所有的试验组合也非常多，因而采用正交试验设计法可减少试验次数，缩短试验周期，迅速找到优化方案J。目前，已有众多研究者采用CAE技术优化注射成型工艺参数J，但大多采用单指标试验，其优化图2型腔布置结果难以满足塑料件综合性能的要求。笔者以一次1．2正交试验指标性叉塑料件为例，运用CAE软件Moldflow采用正交一次性叉塑料件主要成型缺陷是翘曲变形，残试验方法进行仿真模拟多指标试验，考察不同成型余应力是主要影响因素之一，而气泡和熔接痕则影工艺

4、参数对塑料件质量、生产效率和制造成本等的响其外观。成型时塑料件的最高温度影响电能消影响，通过对试验结果运用多指标综合加权评分法耗，冷却时间不但影响塑料件质量且影响成型周期，分析，得到合适的工艺参数组合。充填时间也影响成型周期，而成型周期直接影响生1工艺参数优化试验设计产效率。基于此，笔者综合考虑塑料件成型质量、生1．1模拟试验方法产效率和制造成本等几方面因素，将残余应力、最高运用Moldflow软件进行注射成型过程仿真模拟温度、充填时间和冻结时间作为正交试验的指标，通试验，首先建立塑料件几何模型，并对其网格划分处过仿真模拟试验，考察成型工艺参数对试验指标的理，接着设置浇

5、口位置及数量、创建浇道和冷却管道影响。建立浇注模型，设定注射成型工艺参数和分析参数，1．3正交试验因素及水平最后对试验结果进行分析计算。塑料注射成型过程中，主要的工艺条件是影响笔者试验用的模型为一次性叉塑料件，材料为聚苯乙烯(Ps)。采用Pro／E创建几何模型，导入收稿日期：2010—01—13陈燕，等：基于CAE与正交试验的多指标注塑成型工艺参数优化37塑化流动和冷却的温度、压力和相应的各个作用时2结果与分析间。笔者以注射温度、模具温度、注塑压力和注射时根据正交表设计共进行9次CAE模拟试验，得间4个成型工艺参数作为正交试验因素，分别用A、到9组成型工艺参数对残余应力

6、、最高温度、充填时B、c、D表示。假设各因素之间不存在交互作用，每间和冻结时间等各项试验指标的影响结果。对试验个因素设置3个水平，选用。(3)正交表进行试验结果采用综合加权评分法求取多指标下的最佳工艺设计。正交试验的因素水平根据Moldflow软件系统参数组合，正交试验组合方案及试验结果如表2所并结合文献[1]的成型工艺参数推荐的取值范围内示。选取，选取的因素水平见表1。综合加权评分法是把多指标的情况化为一个指表1正交试验的因素及水平标，用每次试验的得分(即各项指标得分的总和)来因素水平1水平2水平3代表这次试验的结果，然后进行统计分析。各项指,4／℃20o225250

7、标的评分值分别按其重要程度，相应地乘以适当的『／℃40557OC／MPa6080lo0系数作为分数，因此，每次试验所得分数为综合加权D，S123评分值。表2正交试验结果及综合加权评分试验号因素试验指标综合加权评分，，A／℃℃Cl／MP8D，s残余应力／MPa最高温度／℃充填时间／s冻结时间／s1111135．64110．71．O5131．2548．312l22234．38107．02．10931．2655．923133332．72103．13．17331．2170．0042l2333．73114．13．17234．3847．0152231