基于正交試驗汽車燈罩縮痕深度工藝參數(shù)優(yōu)化

龐龍鳳

(杭州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，杭州311402)

1 引言

傳統(tǒng)的模具設(shè)計和工藝參數(shù)設(shè)置主要通過實物試模來反復(fù)調(diào)整工藝參數(shù)，缺乏科學(xué)依據(jù)，生產(chǎn)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(shù)組合，得到高質(zhì)量塑料制品的研究具有重要意義。

2 注塑系統(tǒng)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(jié)構(gòu)模型，該產(chǎn)品的長寬高分別為320*185*445 mm。

圖1 汽車前燈的結(jié)構(gòu)模型

2.2 澆注系統(tǒng)的設(shè)計

本文的澆注系統(tǒng)結(jié)合客戶的要求，澆口選用側(cè)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(shè)置如圖2所示。

圖2 澆口及流道位置

2.3 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)汽車前燈的結(jié)構(gòu)特點，將大量的水井設(shè)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(jié)果分析

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

圖3 型芯側(cè)水路分布圖

圖4 型腔側(cè)水路分布圖

表1 初步成型工藝參數(shù)

對此工藝設(shè)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(jù)企業(yè)要求，縮痕深度控制在0.02—0.05mm。

4 正交試驗方案

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

4.1 正交試驗因素及水平

圖5 縮痕估算

根據(jù)前面的分析，本文以縮痕深度為優(yōu)化目標(biāo)，以保壓壓力、保壓時間、注射時間、V/P(速度/壓力)轉(zhuǎn)換四個變量為實驗因素，根據(jù)實驗因子和水平數(shù)量，采用四因子五水平的L25（54）正交表，假設(shè)各因素間無交互效應(yīng)。根據(jù)材料工藝性分析，在工藝參數(shù)取值范圍內(nèi)，模具溫度統(tǒng)一取80℃，熔體溫度統(tǒng)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(jié)果如表3。

4.2 正交試驗結(jié)果極差分析

為得到指標(biāo)與各因素的關(guān)系，尋找最佳成型工藝參數(shù)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(dāng)以縮痕深度為實驗指標(biāo)時，均值極差法對實驗結(jié)果的分析，實驗因子的顯著性順序與信噪比分析所得結(jié)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(zhuǎn)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(biāo)的影響效果，做出各因素對各指標(biāo)均值影響的趨勢圖[5]。

表2 因素水平表

從圖6，可以看出，在本實驗條件范圍內(nèi)，結(jié)合極差分析,當(dāng)以縮痕深度為實驗指標(biāo)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(zhuǎn)換D取水平1（100%）時，縮痕深度均值最小。

表3 正交試驗表及試驗結(jié)果

表4 縮痕深度均值極差分析

4.3 最佳工藝參數(shù)組合的驗證

利用Moldflow軟件，對優(yōu)化后的工藝參數(shù)進行分析驗證。模擬結(jié)果如圖7所示,在最優(yōu)方案A5B4C5D1下進行模擬分析得到的縮痕估算為0.0412mm，遠(yuǎn)小于原來工藝參數(shù)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。

圖6 各因素對縮痕深度均值影響趨勢圖

圖7 優(yōu)化后的縮痕深度

5 結(jié)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(jié)果進行多因子水平分析,得出了注塑成型工藝參數(shù)的優(yōu)化配置以及試驗條件下各因子對評價指標(biāo)縮痕深度影響程度大小依次為：保壓壓力A>V/P轉(zhuǎn)換D>注射時間C>保壓時間B。

②對優(yōu)化配置的工藝參數(shù)組合A5B4C5D1進行分析驗證,優(yōu)化后的縮痕深度為0.0412mm，遠(yuǎn)小于原來工藝參數(shù)條件下的縮痕深度0.066mm,達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)的要求。