以汽车水箱盖为研究对象进行工艺参数优化,塑件材料为聚丙烯(PP),外形尺寸为580 mmx90 mmx43 mm,将塑件通过UG软件构建模型后转换为STL格式文件,并读入Moldflow软件中,以Fusion类型划分网格。为确保正交试验数据 更加准确、可靠,对塑件模型进行预分析,确定最佳浇口位置,并建立相应的冷却系统。
正交试验设计:选用6因素5水平共25组试验方案,正交试验因素水平,正交试验结果及极差分析如表2所示,其中均值l为各因素的第1水平的5组模拟翘曲量结果的平均值,相应的极差为5个均值中最大值与最小值的差值。
工艺参数对塑件翘曲量影响程度从大到小依次为:保压压力、保压时间、熔体温度、冷却时间、模具温度、注射时间。其中,保压压力和保压时间对塑件翘曲量的影响较明显,且随着二者增大,塑件翘曲量不断减小。
由正交试验结果可知,保压压力和保压时间是影响塑件翘曲量的主要因素,现采用单变量方法得出二者对塑件最大翘曲量的影响规律,经分析,随着保压压力的上升,塑件最大翘曲量逐渐降低,这是因为熔料从注射温度降低至室温时,体积收缩率较大,致使塑件内部出现空隙等现象,因此在塑件冷却收 缩阶段,较大的保压压力有利于补偿体积收缩,从而减小塑件翘曲量。但保压压力不能太大,否则可能导致塑件残留应力增大。
随着保压时间的上升,保压时间对塑件最大翘曲量的影响在7s前下降幅度较大,而7s后下降幅度减缓,因此要在保证塑件充分固化的情况下,合理选择保压 时间,以提高生产效率。此外,熔体温度选择要适中,较高的熔体温度有利于改善聚丙烯塑件的尺寸稳定性、表面粗糙度,但过高的熔体温度易导致塑件体积收缩率增大,且聚丙烯材料长期处于高温下易氧化变色,从而影响塑件的外观质量。
进行正交试验的主要目的是优化各个因素水平,得到最佳工艺参数组合,使塑件翘曲量最小。通过进一步模拟试验验证,获得最佳工艺参数组合为:模具温度 100℃;熔体温度290℃;注射时间3.5s;保压压力110MPa;保压时间13s;冷却时间30s。
(1)工艺参数对塑件翘曲量影响程度从大到小依次为:保压压力、保压时间、熔体温度、冷却时间、模具温度、注射时间。其中保压压力、保压时间对翘曲量的影响较明显。
(2)最佳工艺参数组合为:模具温度100℃;熔体温度290℃;注射时间3.5 s;保压压力110 MPa;保压时间13 s;冷却时间30s。该工艺参数组合下塑件最大翘曲量为1.148 mm,符合翘曲量不大于1.5 mm的要求线丝切割树脂。
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