基于正交試驗汽車燈罩縮痕深度工藝參數優化

龐龍鳳

【摘 要】以某廠汽車前燈為研究對象， 使用Moldflow對其進行模擬分析， 采用正交試驗法設計試驗方案， 找到最優的工藝參數組合，旨在獲取最小縮痕深度。

【Abstract】In this paper， the automobile headlights of a factory are taken as the research object， the Moldflow is used to simulate it. The orthogonal test method is used to design the test scheme， and the optimum combination of process parameters is found. The aim is to obtain the minimum shrinkage depth.

【關鍵詞】注塑成型；正交試驗；縮痕深度；參數優化

【Keywords】injection molding； orthogonal test； shrink mark depth； parameter optimization

【中圖分類號】TP391.7 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）04-0181-03

1 引言

傳統的模具設計和工藝參數設置主要通過實物試模來反復調整工藝參數，缺乏科學依據，生產周期長，成本高[1]。因此，針對如何快速有效的尋求合適的工藝參數組合，得到高質量塑料制品的研究具有重要意義。

2 注塑系統的建立

2.1 汽車前燈的有限元仿真

首先運用UG軟件對汽車前燈進行三維造型，如圖1為汽車前燈的結構模型，該產品的長寬高分別為320*185*445 mm。

2.2 澆注系統的設計

本文的澆注系統結合客戶的要求，澆口選用側澆口，痕跡小，加工方便，特別適用多型腔的兩板式模具[2]，澆口及流道位置設置如圖2所示。

2.3 冷卻系統的設計

根據汽車前燈的結構特點，將大量的水井設置在模具型芯和型腔位置處，用以加強冷卻，如圖3，圖4所示。

3 成型方案的初步模擬及結果分析

前燈的材料選用SABIC Innovative Plastics B.V.制造的Lexan LS2 ：PC。結合Moldflow軟件中對該種材料推薦的工藝參數范圍以及成型窗口分析確定初步成型工藝參數如表1所示。

對此工藝設置進行冷卻、填充、保壓和翹曲分析得到主要缺陷是縮痕深度，從圖5所示，可以得出制品的最大縮痕變形量為0.0660mm。根據企業要求，縮痕深度控制在0.02—0.05mm。

4 正交試驗方案

利用規格化的正交試驗表，既能減少盲目試模的次數，又能在較少的試驗次數內使各因素得到較為全面的檢驗，通過數據處理還可以找出各試驗因素對試驗指標的影響程度[3]。

4.1 正交試驗因素及水平

根據前面的分析，本文以縮痕深度為優化目標，以保壓壓力、保壓時間、注射時間、V/P（速度/壓力）轉換四個變量為實驗因素，根據實驗因子和水平數量，采用四因子五水平的L25（54）正交表，假設各因素間無交互效應。根據材料工藝性分析，在工藝參數取值范圍內，模具溫度統一取80℃，熔體溫度統一取280℃，建立因素水平表2并利用Moldflow軟件對25個實驗進行模擬，結果如表3。

4.2 正交試驗結果極差分析

為得到指標與各因素的關系，尋找最佳成型工藝參數組合，極差分析可以求得不同因素在不同水平上的極差和平均值[4]。表4是當以縮痕深度為實驗指標時，均值極差法對實驗結果的分析，實驗因子的顯著性順序與信噪比分析所得結果一致，即各因素對縮痕深度影響程度大小依次為：保壓壓力A> V/P轉換D >注射時間C>保壓時間B。

為了便于直觀的觀察因素的變化對指標的影響效果，做出各因素對各指標均值影響的趨勢圖[5]。

從圖6，可以看出，在本實驗條件范圍內，結合極差分析，當以縮痕深度為實驗指標時，在實驗因子保壓壓力A取水平5（105MPa）、實驗因子保壓時間B取水平4（6.5s）、實驗因子注射時間C取水平5（5s）、實驗因子V/P轉換D取水平1（100%）時，縮痕深度均值最小。

4.3 最佳工藝參數組合的驗證

利用Moldflow軟件，對優化后的工藝參數進行分析驗證。模擬結果如圖7所示， 在最優方案A5B4C5D1下進行模擬分析得到的縮痕估算為0.0412mm，遠小于原來工藝參數條件下的縮痕深度0.066mm。說明對改善翹曲變形起到明顯作用。

5 結論

①以某工廠汽車前燈為研究對象，用正交試驗法對Moldflow的結果進行多因子水平分析，得出了注塑成型工藝參數的優化配置以及試驗條件下各因子對評價指標縮痕深度影響程度大小依次為：保壓壓力A> V/P轉換D >注射時間C>保壓時間B。

②對優化配置的工藝參數組合A5B4C5D1進行分析驗證，優化后的縮痕深度為0.0412mm，遠小于原來工藝參數條件下的縮痕深度0.066mm，達到優化目標的要求。

【參考文獻】

【1】范亞博. 基于CAE技術的汽車內飾板翹曲與縮痕的優化研究[D].廣州：廣東工業大學，2015.

【2】張國俊，劉文，毛睿，等. 基于Moldflow的注射成型工藝參數對塑件收縮痕的影響研究[J]. 模具工業，2014，40（06）：15-19.

【3】楊燕燕，向良明，莊瑞英，等. 基于Moldflow和Taguchi方法的汽車長飾條工藝參數優化[J]. 模具技術，2017（04）：1-5.

【4】劉杰. 汽車門內板注塑工藝優化與模具設計[D].鎮江：江蘇大學，2016.

【5】李雪梅，羅曉曄， 許忠斌.精密注塑用模具設計問題的探討[J].機床與液壓，2006（04）：217-219.