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机械科学与技术杂志24(2010)145148作者DONGGYUAHN2009年4月24日收到手稿;修订2009年9月21日,接受于2009年10月12日具有薄壁深腔的塑料电池盒考虑到其型芯的飘动时,最佳注射模型条件。摘要这篇文章的目的是利用数值分析和实验的方法来检验型芯移动时对注射模参数的影响以及对薄壁深腔塑料电池盒的最佳注塑条件。与传统的注射成型分析不同,模具的活动部件利用三维四面体网格来表示以数值分析法来考虑型芯移动。实验设计DOE是用来评估适当的成型条件下,使型芯移动量最小的一个重要参数。结果表明,DOE的主要参数是注射压力,当注射压力降低时型芯移动量也在减小。此外,研究结果表明,初始模具温度和注射时间几乎不影响型芯移动。实验的结果表明,当注射压力接近32MPA时,制造的产品不发生弯曲。分析的结果与实验对比,确定了最佳注射成型条件。此外,结果表明,模拟注塑一个塑料电池盒薄壁深腔的工艺应考虑型芯移动。关键词优化注塑条件;型芯飘动;薄和深墙;薄壁深腔;试验设计。1引言介绍最近汽车行业中人们普遍关心的问题之一是用减小车辆整体重量来提高燃油效率以及减少车辆对环境产生影响13。薄塑料部件注射成型工艺性可以较大的减小汽车的重量,大幅度降低生产工艺1。人们都在积极努力的从事各项研究来开发薄壁塑料件的注塑模成本和缩短生产周期1。制造生产薄壁深腔的塑料零件必须要使用高喷射压力和高喷射速度4。然而,一个高喷射压力能增加一个型芯移动,这是型芯在注塑中空间位置的偏差形成的5。SHEPARD等人发现在模具设计和注塑条件强烈影响型芯移动6。LEO等人报道,模具中强度较差的模板的弯曲会使产品的厚度发生变化7。BAKHAREV等人报道,可以通过模具填充模拟和易变形模具的零件的弹性分析可事先知道注塑成型时型芯移动的作用情况4。本文对注射成型参数影响具有薄壁深腔的塑料电池盒考虑到其型芯的飘动时,来评估最佳注射模型条件。实验设计是用来评估最小化型芯偏移时适当的成型条件,以及确定主要成型参数。多次进行了试验研究用来获得一个理想的喷射压力。最优注塑条件是通过对实验结果进行数值分析对比获得的。2探讨研究型芯偏移对产品的质量的影响。实验和数值分析来模拟型芯偏移的注射成型特点,一个三维的注射成型进行了分析使用MPIV61。图1模型分析说明。电池盒的尺寸是1644毫米W2514毫米L1840毫米H,最大和最小厚度的薄壁分别是27毫米和18毫米。深腔的深度为1687毫米。浇注系统由一个锥形浇道(初始直径8毫米和最后直径15毫米),圆形通道的直径8毫米,浇口直径在2毫米。为了考虑型芯移动现象的数值分析,动模的模具和活动部件分别用四面体网格376674EA和61098EA壳网格代表。注射材料是聚丙烯树脂。聚丙烯融化温度设定在230OC。实验设计DOE用来定量检查型芯移动对注塑参数的影响。表1显示了注塑参数的水平幅附图用绘34正交阵列表示。信噪比S/N的特点是用计算估算优的条件下最小型芯移动。用每个参数的贡献比率来估算使用方差分析ANOVA获得型芯移动的主要参数影响。注射成型机用600吨的夹紧力进行几个实验。图2显示了模具的设计,以及模具的制造实验。模具的尺寸为750毫米700毫米WL870毫米H。主要参数变化在10的由DOE提出条件来确定最佳条件。为了检验型芯移动在模拟注塑工艺中的影响,实验结果用数值分析进行比较。3讨论与结果31DOE的注射成型结果分析图3和表2注塑分析显示结果。在任何注塑条件的组合下动模的型芯的变形方向相同,见图3图3和表2表明,变形的F1,F5、F6部分的型芯是大于01毫米和动模型芯变形对称。此外,他们注意到F2和F3变化的部分相比,是可以忽略不计的其他部分。从结果的注塑成型分析、S/N和贡献比率计算的F1,F5、F6部分的型芯与相对较大的型芯偏移。图4和表3DOE显示结果。图4中,可以看到,S/N比率的喷射压力、保温时间、注射时间、初始模具温度是最大的时候,他们的标准分别是是30MPA,16秒,44秒,40摄氏度。当注射压力降低S/N比率在注射压力也增加明显,见图4。表3显示,平均比例的喷射压力是近763,在比率中的喷射压力明显高于其他参数。从这些结果,指出主要参数,主要影响型芯偏移的,就是注射压力。不同的S/N注射时间和初始模具温度都可以忽略不计,见图4和表3。从这些结果,指出注射时间和初始模具温度几乎没有影响到型芯偏移。32DOE实验结果使用结果实验条件的注射时间、保温时间、初始模具温度分别设定在16秒,44秒,40摄氏度。注射压力变化范围在2732MPA。图5显示了注射成型的实验结果。在所有的实验条件中不包括短时间注射,如图5所示。当然,在注射压力低于30MPA不能制作薄壁易变形的模制产品,见图5A。这是保持压力不足的结果。当注射压力是32MPA时薄壁易变形的产品也不能生产,见图5B。从这些结果,塑料电池盒的薄壁深腔优化注塑条件的测试被确定为注射压力32MPA、注射时间16秒,保持时间44秒,初始模具温度为40摄氏度。实验的图6A表明,在壁厚之间的差异分析的实验是减少从015MM018毫米到009毫米007毫米当型芯偏移被认为是在数值分析。结果进行了数值分析比较,见图6。此外,它是指出,厚度变化的深腔是正确预测的型芯偏移分析。图6B表明,偏芯偏移略微影响变形期后的模制产品模式,数值分析会计为核心转变可以预测产品的变形期后在015毫米的计算精度。数值分析的结果表明,当型芯偏移被认为是从注射压力降低到320MPA从502MPA。这是由于增加了空腔体积引起的弹性变形的型芯。基于上述结果,型芯偏移注塑分析可以正确地模拟电池外壳的薄壁深腔注塑工艺。4结论注射成型对型芯偏移成型的塑料电池盒薄壁深腔的影响参数采用了实验和数值分析。弹性变形的型芯被认为是反映型芯偏移影响数值分析。通过数值分析和DOE显示注射压力是主要过程参数影响型芯偏移,当注射压力降低时型芯偏移减小。此外,它是指出,注射时间、保压时间、初始模具温度几乎没有影响型芯偏移。通过实验证明,一个注射压力约为32MPA是不可以制造较厚壁厚模制产品。比较结果的数值分析与实验,获得了最佳注塑条件。此外,结果表明,型芯偏移应该准确地模拟一个塑料电池盒薄壁深腔注塑工艺。5作者AHN博士介绍AHN1992年在韩国釜山国立大学获得机械工程学士学位。他1994年和2002年在KAIST韩国科学技术院又分别获得了硕士和博士学位。AHN博士目前任韩国光州的朝鲜大学机械工程系教授。AHN博士的研究兴趣包括快速原型设计制造,轻质夹板,激光材料加工,及模具。
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