注塑工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇

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1、第5章注塑工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇注塑工藝參數(shù)包括模具溫度、熔體溫度、注射壓力、保壓壓力、注射時(shí)間等[66]。前面的注塑成型過(guò)程分析比較都是在統(tǒng)一的注塑工藝參數(shù)下進(jìn)行的，沒(méi)有考慮到注塑工藝參數(shù)對(duì)注塑成型過(guò)程的影響。即使?jié)沧⑾到y(tǒng)保持不變，流動(dòng)過(guò)程也會(huì)隨著注射時(shí)間、熔溫和模溫等注塑工藝參數(shù)的變化而發(fā)生變化。為確保流動(dòng)過(guò)程的合理性，就需要考慮注塑工藝參數(shù)的影響。在注塑成型過(guò)程中，注塑成型工藝參數(shù)如熔體溫度、模具溫度、注射壓力、保壓壓力、注射時(shí)間和保壓時(shí)間等都會(huì)對(duì)塑件注塑成型后的成型周期、塑件質(zhì)量、體積收縮率等有著很大的影響。其中塑料熔體溫度和模具溫度對(duì)注塑過(guò)程的影響尤其顯著，塑料熔體溫度

2、和模具溫度的變化會(huì)直接影響到熔體在型腔內(nèi)的流動(dòng)情況。如果塑料熔體溫度升高，流動(dòng)速率可能會(huì)增加，這樣就有利于充模；但是如果塑料熔體溫度過(guò)高就可能會(huì)引起塑件燒焦甚至材料降解[67]。模具溫度變化也會(huì)直接影響制品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，如果模溫過(guò)高可能會(huì)延長(zhǎng)塑件注塑成型周期，就會(huì)降低生產(chǎn)效率；如果模溫過(guò)低就可能會(huì)發(fā)生熔體滯留，造成欠注和熔接痕等缺陷[68]。在傳統(tǒng)的塑件注塑成型中，注塑工藝參數(shù)的確定一般需要經(jīng)過(guò)多次試模，而通過(guò)Moldflow的模擬分析就可以一次性確定注塑工藝參數(shù)。Moldflow中的注塑工藝參數(shù)優(yōu)化包括兩種方法，一種是在DOE模塊進(jìn)行優(yōu)化分析，一種是在流動(dòng)分析模塊進(jìn)行優(yōu)

3、化分析。DOE模塊的優(yōu)化分析主要是對(duì)塑料熔體溫度和模具溫度進(jìn)行優(yōu)化分析，但是不能夠?qū)ζ渌淖⑺芄に噮?shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，這個(gè)也是目前軟件在DOE模塊開(kāi)發(fā)方面的限制，有待科技的進(jìn)一步發(fā)展。DOE模塊的優(yōu)化分析是根據(jù)設(shè)置的變量情況，軟件自動(dòng)運(yùn)用類似正交實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)分析塑料熔體溫度和模具溫度對(duì)塑件各方面的影響情況，然后經(jīng)過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析比較來(lái)確定塑料熔體溫度和模具溫度。流動(dòng)分析的優(yōu)化方法是在流動(dòng)分析模塊對(duì)注塑工藝參數(shù)如保壓壓力、注塑速率等進(jìn)行優(yōu)化選擇的方法。這種方法通過(guò)對(duì)被注塑工藝參數(shù)影響較大的流動(dòng)過(guò)程描述量如充填時(shí)間、體積收縮率、殘余應(yīng)力和鎖模力等的比較分析來(lái)確定優(yōu)化的注塑工藝參數(shù)

4、。下面將通過(guò)這兩種方法來(lái)對(duì)注塑工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析。5.1DOE模塊的熔體溫度和模具溫度優(yōu)化選擇下面將通過(guò)對(duì)重要描述量如循環(huán)時(shí)間、體積收縮率、注射壓力等進(jìn)行分析來(lái)優(yōu)化選擇熔體溫度和模具溫度。5.1.1DOE（流動(dòng)）實(shí)驗(yàn)設(shè)置材料推薦的熔體溫度為255℃，模具溫度65℃為中間值，熔體溫度范圍在235℃-275℃之間，模具溫度范圍在45℃-85℃之間；以5℃變化來(lái)設(shè)置，這樣產(chǎn)生9組水平（數(shù)值），設(shè)為1-9；設(shè)熔體溫度為因子A，模具溫度為因子B。設(shè)置如表5-1參量，然后在軟件中根據(jù)表中數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)置。表5-1數(shù)據(jù)設(shè)置子平因水123456789A210℃215℃220℃225℃230

5、℃235℃240℃245℃250℃B17.5℃22.5℃27.5℃32.5℃37.5℃42.5℃47.5℃52.5℃57.5℃5.1.2熔體溫度查看分析結(jié)果熔體溫度是熔體注塑時(shí)的溫度，熔體溫度是重要的注塑工藝參數(shù)之一。下面將分析熔體溫度的變化對(duì)循環(huán)時(shí)間、體積收縮率、注射壓力和制品質(zhì)量四個(gè)量的影響。(1)循環(huán)時(shí)間循環(huán)時(shí)間指注塑成型周期，主要包括充填時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間等。循環(huán)時(shí)間可以看出注塑效率，循環(huán)時(shí)間越短則注塑效率越高，企業(yè)生產(chǎn)效益就越好[69]。下面將分析熔體溫度變化對(duì)循環(huán)時(shí)間的影響。圖5-1隨熔體溫度變化的循環(huán)時(shí)間從圖5-1可以看出，隨著熔體溫度的增加，循環(huán)時(shí)間先減

6、小，當(dāng)熔體溫度到達(dá)某個(gè)點(diǎn)時(shí)，循環(huán)時(shí)間最小，然后隨著熔體溫度的升高，循環(huán)時(shí)間也變大。從圖表看出，當(dāng)熔體溫度在258℃時(shí)循環(huán)時(shí)間最小，此時(shí)注塑周期最短，生產(chǎn)效率最高。所以從熔體溫度角度來(lái)說(shuō)，選擇258℃熔體溫度。(2)體積收縮率體積收縮率指塑件固化收縮時(shí)體積的變化率。體積收縮率越小，則塑件的變形會(huì)越好，塑件質(zhì)量會(huì)越好。下面將分析熔體溫度的變化對(duì)體積收縮率的影響。圖5-2隨熔體溫度變化的體積收縮率從圖5-2可以看出，隨著熔體溫度的增加體積收縮率也變大，熔體溫度增加到某點(diǎn)時(shí)體積收縮率最大，然后隨著熔體溫度的增加，體積收縮率又變小。從圖表看出，當(dāng)熔體溫度在255℃時(shí)體積收縮率最大，熔體

7、溫度在235℃時(shí)體積收縮率最小。熔體溫度235℃時(shí)體積收縮率最小，此時(shí)塑件變形會(huì)最小，塑件質(zhì)量最好。所以從體積收縮率角度來(lái)說(shuō)，選擇235℃作為熔體溫度。(3)注射壓力注射壓力是注塑時(shí)注塑機(jī)對(duì)型腔施加的壓力。注射壓力是由液壓壓力提供的，注射壓力越小則所需的液壓壓力就越小，越能節(jié)省能量[70]。圖5-3隨熔體溫度變化的注射壓力從圖5-3可以看出熔體溫度變化時(shí)注射壓力的變化情況。從圖表中看出，隨著熔體溫度的增加，注射壓力基本成直線變小，在熔體溫度為275℃時(shí)，注射壓力最小。在注射壓力最小時(shí)，注塑機(jī)所施加的液壓