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注射 过程 进程 中的 收缩 以及 凹痕 成型 优化 设计

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内容简介：

在注射过程中的收缩和凹痕成型 的 优化设计 张志莲、江波 (中国，北京大学化工研究院，机电工程学院，邮编 100029) 摘要 ：一个 聚丙烯簸箕注塑成型的最佳工艺条件是要提高其部分质量。由部分实验筛选出重要因素和众多工艺参数之间的联系。还有，考虑到实验反应的影响，以 法为基础的一个正交阵列用来决定最佳工艺条件。实验结果表明 :熔融温度对成型收缩体积和凹痕标准质量有特别显著的影响。但是，成型最优条件和顺序对两种标准质量的影响是不同的。 关键词： 最优 ，部分， 相互作用 1 简介 许多人一直努力了解工艺参 数 如何 确定零件质量。 陈和李发现了银色条纹的生成，结果显示模具温度、填充时间、填充 注射率都是非常重要的。 王 和 统调查顶针在注塑模具零件和优化的数量、位置和喷射的尺寸等方面的影响。黄和泰应用田口的方法研究了一种薄壁翘曲的影响因素，并且发现了影响其次序的工艺参数。 鲁 和 统计方法研究一些对聚碳酸酯的成型注塑成型表面轮廓条件的影响，发现在除了成型收缩率，压力也起在确定镜片表面轮廓的重要作用。 陈和 昌分析了不同的材 （塑料和半固体），不同的参数和不同厚度，以获取最佳效果 。 数值结果表明 ，注射压力， 填充 时间和镁材料的温度差 。 常采用田口的调查方法研究影响三种塑料 收缩的工艺条件，并发现模具温度和熔体温度，随着保压压力和其保压时间变化而变化，是影响这三种材料收缩行为最重要的因素。 很多研究家都调查了注塑模具零件质量的有关工艺参数，但是当考虑到压力影响时，一种最简单的包装配置被广泛应用。也就是说，在整个包装时间其包装压力已被设置为常数。实际上，包装设置的风格对零件质量，收缩、凹痕和厚度分布都有影响。 本文目的是优化筛选控制在有限制考虑的工艺参数中的相互作用，还有包装类型被 为是成型因素之一，而不是压力水平比。 2、实验 料 聚丙烯的可用注塑模等级如下。它是由 发的水晶树脂， 料熔体流动指数 14 克 /10 分钟，其玻璃化转变温度是 135度，材料的详细规格见表 1 所示。 表一 模具材料 材料 聚丙烯 商品名称 690 1M 料结构 结晶 类别 通用 品几何 该模拟项目是一个 簸箕 ， 有一个长 *宽 *高为 250*150*50 楔 形平板容器 和一个 120*30*15把的矩形。用来连接冷流道和模腔的点浇口在零件的这个带把的区域。模具冷却渠道的设计在流动特性和生产力方面都非常重要。 3、讨论及结果 基于分数因子 的 实验 的分析 在注塑成型过程中，有许多潜在变量的影响，比如注射压力、注射速度、填充时间、熔融温度、冷却时间、浇口尺寸，位置和模具几何等。而且，这些参数的不同变化结合对产品质量也有影响，大量的参数和复杂的反应使分析研究需要更多的时间和努力。 分数因子实验 对于影响产品质量的一些相互作用的变量的筛选非常有用，这些减 少使我们在研究工艺过程中对重点变量加以关注，而且也节省了不少试验时间。 如何很好的包装一个零件最重要的是考虑其变形、收缩以及凹痕缺陷。包装分析的主要输出是体积收缩，以及体积收缩的分布和幅度在零件质量方面起很重要的作用。因此， 体积收缩和凹痕被视为评估零件质量的性能标准。充模流动软件是用来分析研究注塑模具成型过程的。试验中所用的每个工艺参数的情况见表 2. 表 2 因素和水平的甄别设计 因素 描述 水平 1 水平 2 A 模具温度 30 50 B 熔融温度 250 290 C 包装剖面 2 D 注射温度 V/P 开关 96 98 在 C 这一行中 ，包装配置是 被设置为 两个层面： 常数和线性递增。表不变的常数包装层面； 预定包装时间 10 秒，包装压力是百分之八十的注射压力。 表线性递增的包装层面，在前七秒内包装压力是百分之八十的注射压力，再后来的三秒钟包装压力有刚开始的值减少为零。 通过评估主要因素和其相互作用，分析所得分数因子实验的结果 ，对于因子效应因素（ 计算如下： 其中， n 是实验的总数， 响应变量 i 次的总和，低于该层面于 于该层面其值等于 +1， 总和是等于零的。则互动效应的计算公式为： 根据 分数因子设计，分别用帕累托图和普通图表分析筛选结果相比较都重要和有效果的。表 1 是 帕累托图，它降低了标准效应的绝对值，并且在图标中画出了一条参考线 。延伸超过这条参考线的任何影响是非常重要的。从表中可知，有 6 个都是影响体积收缩和凹痕标准重量的重要因素。这些重要因素包括：四个主要分离因素 融温度，包装线剖面，和 V/P 开关；两个相互作 用因素 。另外，对于体积收缩和凹痕包装线剖面时的熔融温度和熔融温度，影响分别是很不一样的，因为它们延伸的特别快。而对 注射时间的影响是最弱 的 ，因为它延伸的特别少。表 2 显示的是普通效应图，和以上的帕累托图的结果是相同的。图表中的这一行显示如果没有影响，则将在该点或要有下降的趋势，影响越大，则比别的点距该线越远。 析基于田口方法 的 实验 在确定了 主要因素和 相互作用之后 ， 并且考虑这种相互作用的影响下，采用一种田口方法来优化控制工艺参数。这种方法不 仅可以把由每个变化因素引起的质量变化以图的形式展现出来 ，而且可以执行方差分析，使工程师对于每个因素实行一一对应可控，全面掌握反应，基于分数因子分析的结果，模具温度 A，熔融温度 B，包装剖面 C 和V/P 开关被选为工艺参数并且列于表 3中 。包装配置文件是一组常数，线性递减或线性递增，这三种情况如图表三所示，他们是根据相应的表提出来的数据设计，以实现这些包装配置。 表 3 研究因素和水平 在优化分析的过程当中，两对相互作用的影响可视为四个单独分离的控制因素。因此，试验中涉及了田口正交阵列。一对是指定给第三、四列 的包装配置时的熔融温度；另一对是指定给第八、十一列的V/P 开关时的熔融温度。模具温度，熔体温度，包装剖面和 V/P 开关分别置于第九、一、二和第五列。 为了得到均匀的收缩体积和小的凹痕，以确保产品的质量，根据“越小越好”为质量特点的 S/N 信噪比被采用并用于下式中： 响应表提供三个有用信息： 每个因素 每个级别的 S / N 信噪比，和排名。 取值最高和最低 S / N 信噪比影响之间的不同，和从影响最大到影响最小的因素的排列次序（基于值）。对于这个设计，其 结果 因素如下 : 250 度 ； 30 度 ； 转换： 98% 4、结论 A、根据分 数 因 子实验，一些 重要因素和 其 主要之间的相互作用 的因素可被筛选出来 。 在此研究该对象以提高 注塑成型畚箕 质量的重要因素 有 模具温度，熔体温度，包装配置和 V / P 开关 。按包装熔体温度和由 V / P 开关 熔体温度 是两个重要的相互作用，不能忽视。 B、 使用选定的主要因素 和相互作用 ，一个 L 27 正交表是用来 容纳这些参数 的。 田口方法 表明 ，熔体温度 影响簸箕的质量的 最重要的 工艺参数。在这项研究中， V / P 开关 是 4 个因素中影响最 小 的参数。 C、线性包装配置对体 积收缩 和凹痕 的影响 都不大 ， 恒包装配置文件可以带出体积小 的 收缩，因为 零件上的 压力 小于 收缩 上的 。然而，线性 递增 包装 配置只会引起小的凹痕 。 D、 注塑模具的优化工艺条件决定于以下因素：熔体温度的影响最大排第一； V/P 开关对两种标准质量的影响都较小排第五。关于其他的控制因素，个因素的影响次序如下：体积收缩： BCAE;凹痕：BACE。 从表 4 中可以看出除了包装配置的应用之外，体积收缩和凹痕的最优工艺条件是相同的。 为了获得更均衡的体积