【正文】 (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，開模時間鎖定為5s。 數(shù)值模擬與正交試驗方法結(jié)合的注塑工藝參數(shù)優(yōu)化實施方案(1) 試驗指標(biāo)定義工件的總翹曲變形量為考察指標(biāo)。利用正交表安排試驗確定如下試驗指標(biāo)、設(shè)計變量、以及約束條件。5）保壓壓力—P根據(jù)實際情況和模擬分析，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)換點壓力，從第二個壓力下降點所占的百分比，取4個值，P=76%，81%，90%，100%。3）注射時間—t1根據(jù)實際情況和模擬分析，注射時間t1=~，則t1=，2s，其中開模時間固定在5s不變。采用以下設(shè)計變量及變量的設(shè)計范圍：1）注塑溫度(熔體溫度)—T1塑件采用的ABS材料，其牌號為HH 1827在Moldflow的材質(zhì)庫中提供了所選取材料的注塑溫度范圍：T1=249℃~271℃，推薦值是260℃，在這個推薦值區(qū)間，取4個值，選取T1=250℃，260℃，270℃，280℃。此實驗采用的正交表為L16(45)如表51所示。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)行正交試驗的基本工具。(2) 正交表在多因子試驗中不可能也沒有必要對一切條件進(jìn)行試驗，而只能從中選擇部分條件進(jìn)行試驗，再通過數(shù)據(jù)分析來尋找好的條件，即好的因子組合。一次試驗中每個因子都會取一個特定的水平，各因子水平的一個組合稱為試驗條件。對試驗指標(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。該章將利用正交試驗得出注塑工藝參數(shù)對翹曲變形結(jié)果的影響。主要考察注塑成型工藝參數(shù)對翹曲量的影響，為此，可以選取六個可控制的工藝參數(shù)作為試驗中的因子：模具溫度、熔體溫度、注射速度(或者流動充模時間)、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間，各因子選取三個水平，選用正交表進(jìn)行試驗設(shè)計。也就是選出最優(yōu)方案，這是生產(chǎn)中需要解決的問題。(c)尋找好的生產(chǎn)工藝。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。找出這種變化規(guī)律，可以利用它能動地指導(dǎo)生產(chǎn)。它主要解決下面三個問題：(a)分析因子與指標(biāo)的關(guān)系。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。此類正交表如果水平數(shù)相等，且水平數(shù)只能取素數(shù)或素數(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。通常把正交表記為Ln（mlm2…mk），其中L是正交表的代號（Latin square的首字母）；n表示有n行(即做n次試驗)；m1m2…mk表示共有數(shù)列，每列的水平數(shù)分別為m1，m2…mk。在注塑成型過程中，不同的注塑過程參數(shù)會對注塑件的質(zhì)量產(chǎn)生不同的影響。用正交設(shè)計表安排試驗，相對于全面試驗而言，它只是部分試驗，可用比全面試驗法少得多的試驗，獲得能基本上反映全面情況的試驗資料。其可以用來安排多因素試驗，試驗次數(shù)對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)良的試驗設(shè)計方法。正交試驗法(又稱正交法)設(shè)計是一種廣泛使用的安排試驗的方法。第五章 基于正交試驗工藝參數(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，基于正交試驗對工藝參數(shù)的設(shè)置進(jìn)行全面的調(diào)整。澆注系統(tǒng)采用三澆口澆注系統(tǒng)（左、中、右三個點澆口），冷卻系統(tǒng)采用順序連接的普通水道使用的的方案。a) b)c)圖412 三個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)品的翹曲主要是由于保壓壓力和保壓時間引起的。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。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。 澆注系統(tǒng)方案的初步選擇通過前面流動、氣穴、熔接痕、翹曲等幾個方面的對比，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，澆口采用點澆口，由于本產(chǎn)品是一個薄壁的產(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。(a) (b)(c) (d)圖47 四種進(jìn)澆方案的翹曲對比通過上面的4方案翹曲對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)對于制件質(zhì)量控制上的作用。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導(dǎo)致翹曲的產(chǎn)生。 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。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)到這個目的了，下面是4個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。 熔接痕的比較當(dāng)兩個或多個流動前沿融合時，會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)生的熔接痕會造成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上的缺陷，同時造成產(chǎn)品表面質(zhì)量不過關(guān)。由于在前面的流動填充分析中，4種流道都能滿足我們的需要，下面我主要對這4種澆注系統(tǒng)方案進(jìn)行深入的對比分析: (a) (b)(c) (d)圖45 四種進(jìn)澆方案的氣穴對比從上面的4種系統(tǒng)的對比中我們可以看到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。 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。（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。%。 流動填充分析比較 三點進(jìn)澆澆注系統(tǒng)的模擬流動分析第一種澆注方案：圖41 三點進(jìn)澆1 s時開始V/P轉(zhuǎn)換。分析計算結(jié)束后，MPI會生成相應(yīng)的文字，圖形和動畫效果，這將成為研究模擬流動分析的最主要的工具。雙擊任務(wù)欄窗口中的 Analyze Now（立即分析），解算器開始計算。 a) b)c)圖559 成型參數(shù)設(shè)置向?qū)疽鈭D然后點擊完成。 分析計算在完成了產(chǎn)品模型的前處理之后，即可以進(jìn)行分析計算，整個解算器的計算過程基本由MPI系統(tǒng)自動完成。具體的怎么應(yīng)用正交軟件將在下面的章節(jié)做具體的介紹。過程參數(shù)的設(shè)定將直接影響到產(chǎn)品注塑成型的分析結(jié)果。 工藝過程參數(shù)的設(shè)置工藝過程參數(shù)包括了整個注塑周期內(nèi)有關(guān)模具、注塑機(jī)等所有相關(guān)設(shè)備及其冷卻、保壓、開合模等工藝的參數(shù)。進(jìn)料口的設(shè)置很簡單，右擊注射點彈出設(shè)定注射位置的對話框，在主流道的頂部點擊一下，即可完成進(jìn)料口的設(shè)立。需要說明的是在本產(chǎn)品的設(shè)計中，由于模具的溫度在50到85攝氏度，而水的沸點是100攝氏度，為了維持模具的溫度故本系統(tǒng)中考慮用水作為調(diào)溫介質(zhì)。建立模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方法和建立澆注系統(tǒng)的方法一樣，都是先定義曲線，然后再賦予屬性，劃分桿單元，具體的建立步驟這里不在重述。如圖558。點下一步。如圖556所示。圖555 三點進(jìn)澆示意圖 模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建立模溫的波動和分布不均勻，或者是模溫的不合適都會嚴(yán)重影響塑料產(chǎn)品的品質(zhì)，因此因此設(shè)計合理的模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)顯得尤為重要。在Modeling(建模) 中Creat Curves（創(chuàng)建曲線）的工具中創(chuàng)建主流道的曲線，然后用雙擊Fusion網(wǎng)格，軟件自動在流道上生成網(wǎng)格（柱體），按確定來劃分主流道的網(wǎng)格。用直徑為10的熱流道連接三個主流道。分流道澆口為截面形狀為圓形，,澆口為點澆口。這里，我采用的是手動建立澆注系統(tǒng)，即先創(chuàng)建中心線，再劃分桿單元，來創(chuàng)建澆注系統(tǒng)。 澆注系統(tǒng)的建立澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利的充滿到型腔深處，以獲得外形輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)秀的塑料制品。從中比較，得出最佳的澆口方案。 圖352 選擇分析類型開始分析 圖553 方案任務(wù)視窗視圖a) b)圖554 最佳澆口的視圖最佳澆口分析提供給我們，零件的最佳澆口位置。勾選Best gate location，右側(cè)的主視圖中出現(xiàn)最佳澆口的三維視圖。一段時間后分析完成。圖351 材料的選擇然后保持方案任務(wù)視窗里的選項不變，直接雙擊立即分析，出現(xiàn)選擇分析類型對話框，如圖352所示，按確定。圖350 搜索條件對話框在找到的結(jié)果中選擇上面提到的Lustran ABS Elite HH 1827材料，單擊完成選擇。本產(chǎn)品采用的材料為BayerUSA公司的ABS材料，其牌號為Lustran ABS Elite HH 1827。在MPI中，創(chuàng)建一個新的項目Project后，默認(rèn)的分析類型是FILL（充填）填充分析，雙擊分析任務(wù)窗口中的FILL（充填），在彈出的窗口中選擇Gate Location（澆口位置），如圖348，點擊確定。最終修改完成的網(wǎng)格診斷。在本模型中通過MESH（網(wǎng)格）菜單欄里的Orient all（調(diào)整所有網(wǎng)格方向）選項，軟件的左下角顯示網(wǎng)格被配項，即可修復(fù)所有的未定向單元，而在有些情況下，還需要手動修復(fù)未定向的單元。 未定向單元修改在MPI的Fusion（表面）模型中，每個網(wǎng)格單元都存在一個規(guī)定的方向，即每個單元都有一個頂面和一個底面，其中頂面的方向與網(wǎng)格模型中每個三角形單元的頂點序列呈右手規(guī)則。至此，網(wǎng)格缺陷中的縱橫比問題已經(jīng)被修復(fù)。當(dāng)所有的縱橫比都修改完成后右邊的縱橫比彩色條已經(jīng)自動消失。如圖344所示，點應(yīng)用后網(wǎng)格為圖345所示。如法向其他的問題網(wǎng)格也照此合并。 圖341 網(wǎng)格工具圖標(biāo) 圖342 局部放大視圖圖343 縱橫比大的網(wǎng)格放大視圖選擇網(wǎng)格中的相鄰的兩個節(jié)點，如圖344所示圖344 縱橫比大的單元修改按應(yīng)用按鈕后自動合并，第一個合并目標(biāo)節(jié)點為不動的節(jié)點，第二個節(jié)點待合并節(jié)點為向第一點合并的節(jié)點。圖338 縱橫比診斷對話框 圖339 縱橫比診斷圖像顯示 圖340 縱橫比診斷結(jié)果視圖再調(diào)用MESH TOOL（網(wǎng)格工具）如圖341所示，網(wǎng)格工具里的Merge nodes（合并節(jié)點）工具來合并這個三角形的最短邊上的兩個節(jié)點，選擇工具條的局部放大如圖342，選擇有紅色引線的網(wǎng)格。系統(tǒng)用不同的顏色引出線引出縱橫比大小超出指定標(biāo)準(zhǔn)的三角形網(wǎng)格單元，通過這些引出線可以找到相應(yīng)的區(qū)域和缺陷網(wǎng)格。進(jìn)行診斷，在彈出的診斷對話框里的Minimum（最?。┪谋究蛑刑钊?0，如圖338所示，單擊SHOW（顯示）后，會將縱橫比大于30的網(wǎng)格全部顯示出來。一般情況下要求縱橫比的平均值要小于6，這樣才能保證分析結(jié)果的精確性。一般地，所生成的新的三角形單元，其縱橫比將比原來的縱橫比減小，從而達(dá)到修正模型單元的目的。圖336 重疊網(wǎng)格診斷對話框 網(wǎng)格最大縱橫比單元的修改首先介紹一下縱橫比aspect ratio（單元縱橫比）的概念，所謂縱橫比aspect ratio就是指模型的三角形單元的最長邊與該邊所對應(yīng)的三角形高度之比值，如圖337所示，三角形單元的最長邊為w，對應(yīng)邊上的三角形高度為h，則該三角形的縱橫比為w/h，此數(shù)值越大，則說明該單元越尖銳，越細(xì)長，按照數(shù)值分析的理論要求來說，這對分析結(jié)果是不利的。也用合并節(jié)點的辦法將有缺陷網(wǎng)格修正過來，重疊、交叉單元隨即消失。點擊網(wǎng)格工具下的。交叉網(wǎng)格是指不同平面上的網(wǎng)格單元相互從內(nèi)部交叉的情況，即相交部分并非三角形單元的某邊。 重疊、交叉單元修改重疊網(wǎng)格是指在同一平面的網(wǎng)格單元部分或者完全重疊的情況。 圖331 自由邊診斷對話框 圖332 顯示自由邊診斷 圖333 診斷結(jié)果層視圖 圖335 自由邊視圖圖334 適合窗口工具欄視圖消除自由邊的思路就是消除節(jié)點，仍然是用網(wǎng)格工具里的合并節(jié)點以將及補(bǔ)洞的方法將自由邊消除掉，在進(jìn)行自由邊修改的時候一定要在保證不能改變結(jié)構(gòu)形狀的前提下進(jìn)行，另外在修改自由邊時比較容易引起其他的網(wǎng)格缺陷，所以在合并節(jié)點時一定要謹(jǐn)慎，不能盲目的合并節(jié)點，盲目的合并不但不能消除網(wǎng)格缺陷，還可能因此產(chǎn)生更多其他的網(wǎng)格缺陷。點擊工具欄上的適合窗口圖標(biāo)，（如圖334所示）。顯示如圖在紅框內(nèi)顯示了3個單元如圖332所示。 自由邊修改自由邊是指Fusion（表面）模型中某個三角形單元的一條邊沒有與其他三角形共用，這在表面和3D類型網(wǎng)格中是不允許的。在進(jìn)行完這兩項工作后我們查看網(wǎng)格統(tǒng)計窗口如圖330所示。（圖中紅框中）如圖328所示。但這只能修復(fù)網(wǎng)格嚴(yán)