【正文】 的差別。 流動(dòng)填充分析比較 三點(diǎn)進(jìn)澆澆注系統(tǒng)的模擬流動(dòng)分析第一種澆注方案：圖41 三點(diǎn)進(jìn)澆1 s時(shí)開始V/P轉(zhuǎn)換。（V = Velocity control P = Pressure control V/P= Velocity/pressure switchover）速度與壓力轉(zhuǎn)換。%。，（Pressure released）壓力釋放。圖42 三點(diǎn)進(jìn)澆2 s時(shí)開始V/P轉(zhuǎn)換。（V = Velocity control P = Pressure control V/P= Velocity/pressure switchover）速度與壓力轉(zhuǎn)換。%。，（Pressure released）壓力釋放。圖43 三點(diǎn)進(jìn)澆3。（V = Velocity control P = Pressure control V/P= Velocity/pressure switchover）速度與壓力轉(zhuǎn)換。%。，（Pressure released）壓力釋放。圖44 三點(diǎn)進(jìn)澆4。（V = Velocity control P = Pressure control V/P= Velocity/pressure switchover）速度與壓力轉(zhuǎn)換。%。，（Pressure released）壓力釋放。 氣穴的比較氣穴是指由于熔體前沿匯聚而在塑件內(nèi)部或者模腔表層形成的氣泡。氣穴的出現(xiàn)會(huì)在最終的制件表面留下瑕疵，甚至可能由于氣體壓縮產(chǎn)生熱量出現(xiàn)焦痕。由于在前面的流動(dòng)填充分析中，4種流道都能滿足我們的需要，下面我主要對(duì)這4種澆注系統(tǒng)方案進(jìn)行深入的對(duì)比分析: (a) (b)(c) (d)圖45 四種進(jìn)澆方案的氣穴對(duì)比從上面的4種系統(tǒng)的對(duì)比中我們可以看到4種方案的氣泡都比較多，這也是由于產(chǎn)品的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和壁厚較薄引起的，不過第二種和第三種的氣泡在右部齒形表面比較集中，左部連接處汽包比較聚集。而第一種和第四種澆注系統(tǒng)的氣泡主要集中在產(chǎn)品外輪廓處，考慮到外觀問題，在氣泡缺陷方面還是第一種和第四種澆注系統(tǒng)比較符合產(chǎn)品要求。 熔接痕的比較當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)流動(dòng)前沿融合時(shí)，會(huì)形成熔接痕和熔接線，這種曲線容易使產(chǎn)品強(qiáng)度降低，特別是在產(chǎn)品可能受力的部位產(chǎn)生的熔接痕會(huì)造成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的缺陷，同時(shí)造成產(chǎn)品表面質(zhì)量不過關(guān)。所以如果不能消除熔接線和熔接痕，那么應(yīng)使其位于制件上較不敏感的區(qū)域，以防止影響制件的機(jī)械性能和表觀質(zhì)量。通過改變澆口位置或者改變制件壁厚可以改變?nèi)劢雍酆腿劢泳€的位置，但在本次設(shè)計(jì)中由于制件是不能隨便修改的，所以只能通過改變澆注系統(tǒng)來達(dá)到這個(gè)目的了，下面是4個(gè)方案的熔接痕的情況，其中黑色線為制件上可能形成的熔接痕。(a) (b)(c) (d)圖46 四種進(jìn)澆方案熔接痕對(duì)比從上面的4個(gè)方案中可以明顯的看出4種澆注系統(tǒng)的熔接痕比較多，并且在右部連接處的熔接痕不能消除，無論從制件的機(jī)械性能還是從制件的外觀角度看，在熔接痕方面，第一種方案有著很大的優(yōu)勢(shì)，這也是因?yàn)榈谝环N方案采取了不同于其他的澆口位置，這也證明了澆口位置在控制熔接痕方面的重要作用。 制件翹曲的比較所謂翹曲，就是不均勻的內(nèi)部應(yīng)力導(dǎo)致的制件缺陷。注塑成型的制件產(chǎn)生翹曲的原因在于收縮不均勻。制件上不同區(qū)域的收縮不均勻、厚度方向上的收縮不均勻或者在與材料分子取向平行和垂直的方向上收縮不均勻都會(huì)導(dǎo)致翹曲的產(chǎn)生。各種不同的澆注系統(tǒng)可能引起的翹曲也會(huì)有很大的區(qū)別，另外加大冷卻也可以降低翹曲的程度，在這一小節(jié)中我們主要從在相同冷卻條件下分析4種方案的翹曲情況，以找到最佳的澆注系統(tǒng)。(a) (b)(c) (d)圖47 四種進(jìn)澆方案的翹曲對(duì)比通過上面的4方案翹曲對(duì)比可以明顯的看出第一種的翹曲比其他的澆注系統(tǒng)好很多，這也進(jìn)一步的說明了第一種澆注系統(tǒng)對(duì)于制件質(zhì)量控制上的作用。所以單從翹曲方面來看，第一種澆注系統(tǒng)比其他澆注系統(tǒng)更有優(yōu)勢(shì)。 澆注系統(tǒng)方案的初步選擇通過前面流動(dòng)、氣穴、熔接痕、翹曲等幾個(gè)方面的對(duì)比，都顯示了第一種澆注系統(tǒng)方案的優(yōu)越性，所以我將最終澆注系統(tǒng)定為第一種澆注系統(tǒng)，其具體的形狀如圖所示,圖中的澆注系統(tǒng)的分流道采用圓形，澆口采用點(diǎn)澆口，由于本產(chǎn)品是一個(gè)薄壁的產(chǎn)品，所以熔接痕和氣穴不可避免，只能最大限度的減少，在模具上適當(dāng)?shù)脑O(shè)置排氣槽。圖48 最佳澆注方案的確定 冷卻系統(tǒng)的修改雖然三澆口方案的翹曲比其他方案的翹曲好上很多，不過還可以通過提高冷卻效果的方法來進(jìn)一步的提高制件的成型質(zhì)量。產(chǎn)品共有2條藍(lán)色的普通水道，下面看一下三澆口翹曲的主要因素。 圖49水道的溫度圖，176。C 由圖可以明顯看出，由于冷卻的翹曲因素明顯小于由于保壓引起的翹曲。所以產(chǎn)品的冷卻時(shí)可以達(dá)到預(yù)期的效果的，不需要更改。產(chǎn)品的翹曲主要是由于保壓壓力和保壓時(shí)間引起的。下圖都是由于保壓引起的三個(gè)軸向的翹曲因素。a) b)c)圖412 三個(gè)軸向的翹曲視圖所以由于保壓引起的翹曲主要為Y軸方向引起的翹曲。 產(chǎn)品成型方案的最終確定通過以上諸多方案和數(shù)據(jù)的對(duì)比及分析，我最終確立了產(chǎn)品的澆注系統(tǒng)和模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方案。澆注系統(tǒng)采用三澆口澆注系統(tǒng)（左、中、右三個(gè)點(diǎn)澆口），冷卻系統(tǒng)采用順序連接的普通水道使用的的方案。具體設(shè)計(jì)見MPI方案。第五章 基于正交試驗(yàn)工藝參數(shù)優(yōu)化分析在以上幾種澆注系統(tǒng)和冷卻（保溫）系統(tǒng)的情況下，模型都出現(xiàn)走膠不平衡，翹曲變化較大的情況，這說明不單單是澆注系統(tǒng)及模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的問題，模擬工藝參數(shù)也有可能存在問題，針對(duì)上述改進(jìn)的措施，以外擋板式內(nèi)噴流式的V型為基本結(jié)構(gòu)形式，基于正交試驗(yàn)對(duì)工藝參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行全面的調(diào)整。 正交實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)介正交試驗(yàn)是解決理論上需要進(jìn)行的試驗(yàn)次數(shù)與實(shí)際可行的試驗(yàn)次數(shù)的矛盾和實(shí)際所做的少數(shù)次試驗(yàn)與要求全面掌握事物內(nèi)在規(guī)律之間的矛盾的科學(xué)試驗(yàn)方法，它沖破了傳統(tǒng)試驗(yàn)觀點(diǎn)的束縛，克服了單因素優(yōu)選的局限性，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)和正交原理，使試驗(yàn)設(shè)計(jì)建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上。正交試驗(yàn)法(又稱正交法)設(shè)計(jì)是一種廣泛使用的安排試驗(yàn)的方法。其理論基礎(chǔ)是拉丁方理論和群論，就是利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)與正交性原理，從大量的試驗(yàn)點(diǎn)中挑選適量的具有代表性、典型性的點(diǎn)，應(yīng)用“正交表”合理安排試驗(yàn)的一種科學(xué)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。其可以用來安排多因素試驗(yàn)，試驗(yàn)次數(shù)對(duì)各因素的各水平的全排列組合來說是大大減少了，是一種優(yōu)良的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。20世紀(jì)70年代和80年代，此方法在中國(guó)得到了廣泛地推廣。用正交設(shè)計(jì)表安排試驗(yàn)，相對(duì)于全面試驗(yàn)而言，它只是部分試驗(yàn)，可用比全面試驗(yàn)法少得多的試驗(yàn)，獲得能基本上反映全面情況的試驗(yàn)資料。用正交表設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案程序如下：(1)確定實(shí)驗(yàn)指標(biāo)、明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定試驗(yàn)考核目標(biāo)；(2)確定因子與水平—制定因素位級(jí)表；(3)選用正交表；(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析。在注塑成型過程中，不同的注塑過程參數(shù)會(huì)對(duì)注塑件的質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法可以通過簡(jiǎn)單計(jì)算各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，并將其用圖表形式表示出來，在通過極差綜合比較，最后確定優(yōu)化參數(shù)，計(jì)算在正交表上進(jìn)行，整個(gè)過簡(jiǎn)單明了，通過很少的試驗(yàn)來獲取足夠多的信息，從而節(jié)省成本。通常把正交表記為L(zhǎng)n（mlm2…mk），其中L是正交表的代號(hào)（Latin square的首字母）；n表示有n行(即做n次試驗(yàn))；m1m2…mk表示共有數(shù)列，每列的水平數(shù)分別為m1，m2…mk。若正交表Ln(mlm2…mk)，m1=m2= …mk=m，則稱之為水平數(shù)相同的正交表或m水平正交表，簡(jiǎn)記為L(zhǎng)n(mk)。此類正交表如果水平數(shù)相等，且水平數(shù)只能取素?cái)?shù)或素?cái)?shù)冪，可以考察因素間的交互作用，則稱為標(biāo)準(zhǔn)型正交表，例如L4(23)、L4(27)正交表。如果水平數(shù)相等，但不能考察因素間的交互作用，則稱為非標(biāo)準(zhǔn)型正交表，例如L12(211)、L12(219)正交表。若正交表Ln(mlm2…mk)中，m1≠m2≠…mk≠m則稱為水平數(shù)不相同的正交表或混合型正交表。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，是當(dāng)指標(biāo)、因子、水平都確定后，進(jìn)行試驗(yàn)安排的一種數(shù)學(xué)方法。它主要解決下面三個(gè)問題：(a)分析因子與指標(biāo)的關(guān)系。即當(dāng)因子變化時(shí)，指標(biāo)是怎樣變化。找出這種變化規(guī)律，可以利用它能動(dòng)地指導(dǎo)生產(chǎn)。(b)分析因子影響指標(biāo)的主次。即分析哪些因子是影響指標(biāo)的主要因素，哪些是次要因素。找出主要影響因素常常是生產(chǎn)中關(guān)鍵問題之一。(c)尋找好的生產(chǎn)工藝。即找到每個(gè)因子各取什么水平，會(huì)得到最好的指標(biāo)。也就是選出最優(yōu)方案，這是生產(chǎn)中需要解決的問題。例如在正交試驗(yàn)中，將翹曲量作為質(zhì)量指標(biāo)，翹曲量越小，質(zhì)量越好。主要考察注塑成型工藝參數(shù)對(duì)翹曲量的影響，為此，可以選取六個(gè)可控制的工藝參數(shù)作為試驗(yàn)中的因子：模具溫度、熔體溫度、注射速度(或者流動(dòng)充模時(shí)間)、保壓壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間，各因子選取三個(gè)水平，選用正交表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。表頭設(shè)計(jì)中，考慮了兩對(duì)因子之間的交互作用：模具溫度和熔體溫度之間的交互作用、熔體溫度和注射速度(或者流動(dòng)充模時(shí)間)之間的交互作用。該章將利用正交試驗(yàn)得出注塑工藝參數(shù)對(duì)翹曲變形結(jié)果的影響。(1) 試驗(yàn)指標(biāo)、因子和水平把翹曲變形量作為試驗(yàn)指標(biāo)。對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)產(chǎn)生影響的因素稱為因子，通常用大寫英文A，B，C…等表示。因子在試驗(yàn)中所處的狀態(tài)、條件的變化可能引起試驗(yàn)指標(biāo)的變化，我們將因子變化的各種狀態(tài)稱為因子的水平，如果一個(gè)因子在某項(xiàng)試驗(yàn)中取K個(gè)不同的狀態(tài)，就稱該因子有K個(gè)不同的水平，記為Al、A2…Ak。一次試驗(yàn)中每個(gè)因子都會(huì)取一個(gè)特定的水平，各因子水平的一個(gè)組合稱為試驗(yàn)條件。此實(shí)驗(yàn)中的因子分別為注塑溫度、模具溫度、注塑時(shí)間、保壓時(shí)間、保壓壓力。(2) 正交表在多因子試驗(yàn)中不可能也沒有必要對(duì)一切條件進(jìn)行試驗(yàn)，而只能從中選擇部分條件進(jìn)行試驗(yàn)，再通過數(shù)據(jù)分析來尋找好的條件，即好的因子組合。因此，選擇哪些試驗(yàn)條件進(jìn)行試驗(yàn)就十分重要，一個(gè)好的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，可以通過少量的試驗(yàn)獲得較多的信息，達(dá)到試驗(yàn)的目的，用正交試驗(yàn)法合理安排試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。正交表是一種已經(jīng)制作好的標(biāo)準(zhǔn)化的表格，它是進(jìn)行正交試驗(yàn)的基本工具。例如正交表L9(34)中，”L”是正交表的代號(hào)，“9”表示表的行數(shù)，在試驗(yàn)中表示用這張表安排試驗(yàn)的話，要做9個(gè)不同條件的試驗(yàn)；“4”表示列數(shù)，在試驗(yàn)中表示用這張表安排試驗(yàn)的話，最多可以考察4個(gè)因子；“3”表示因子的水平數(shù)量，即用這張表安排試驗(yàn)時(shí)每個(gè)因子取3個(gè)不同的水平。此實(shí)驗(yàn)采用的正交表為L(zhǎng)16(45)如表51所示。表51 L16(45)的正交表實(shí)驗(yàn)號(hào)123451111112122223133334144445212346221437234128243219313421032431113312412342131341423144231415432411644132在工藝參數(shù)優(yōu)化過程中，模具溫度、熔體溫度、注射速度(或者流動(dòng)充模時(shí)間)、保壓壓力、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間等的設(shè)計(jì)變量的取值范圍相當(dāng)重要，因?yàn)檫@不僅關(guān)系所選范圍是否包含最優(yōu)解或者次優(yōu)解，也影響到方案三工藝參數(shù)優(yōu)化過程的搜索效率。采用以下設(shè)計(jì)變量及變量的設(shè)計(jì)范圍：1）注塑溫度(熔體溫度)—T1塑件采用的ABS材料，其牌號(hào)為HH 1827在Moldflow的材質(zhì)庫(kù)中提供了所選取材料的注塑溫度范圍：T1=249℃~271℃，推薦值是260℃，在這個(gè)推薦值區(qū)間，取4個(gè)值，選取T1=250℃，260℃，270℃，280℃。2）模具溫度—T2在Moldflow的材質(zhì)庫(kù)中提供了所選取材料的的模具溫度范圍：T2=49℃~71℃，推薦值是65℃，在這個(gè)推薦值區(qū)間，取4個(gè)值，選取T2=60℃，65℃，70℃，75℃。3）注射時(shí)間—t1根據(jù)實(shí)際情況和模擬分析，注射時(shí)間t1=~，則t1=，2s，其中開模時(shí)間固定在5s不變。4）保壓時(shí)間—t2根據(jù)實(shí)際情況和模擬分析，保壓時(shí)間t2=8~20s之間取4個(gè)值，則t2=8s，10s，15s，20s。5）保壓壓力—P根據(jù)實(shí)際情況和模擬分析，保壓壓力P采用百分比形式，即保壓開始階段的壓力為100%的V/P轉(zhuǎn)換點(diǎn)壓力，從第二個(gè)壓力下降點(diǎn)所占的百分比，取4個(gè)值，P=76%，81%，90%，100%。、 數(shù)值模擬與正交試驗(yàn)方法結(jié)合的多工藝參數(shù)優(yōu)化 基于正交試驗(yàn)多工藝參數(shù)優(yōu)化利用流體分析軟件Moldflow模擬成形及翹曲過程，對(duì)塑件注塑成形過程中的多因素進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以減小翹曲變形提高成形精度。利用正交表安排試驗(yàn)確定如下試驗(yàn)指標(biāo)、設(shè)計(jì)變量、以及約束條件。數(shù)值模擬與正交試驗(yàn)方法結(jié)合的注塑工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)施方案如圖51所示。 數(shù)值模擬與正交試驗(yàn)方法結(jié)合的注塑工藝參數(shù)優(yōu)化實(shí)施方案(1) 試驗(yàn)指標(biāo)定義工件的總翹曲變形量為考察指標(biāo)。(2) 設(shè)計(jì)變量注射溫度T1，模具溫度T2，注射時(shí)間t1，保壓時(shí)間t2，保壓壓力P。(3) 約束條件注塑成型過程中避免填充不滿、注射壓力小于200MPa，鎖模力小于500T，開模時(shí)間鎖定為5s。(4) 確定影響翹曲指標(biāo)的因子及水平影響塑料件注塑成形后翹曲變形量大小的主要因素