注塑成型工艺数值模拟实验.docx
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注塑成型工艺数值模拟实验
北方民族大学材料科学与工程学开放
性选修实验报告(综合设计型)
题目:
注塑成型工艺数值模拟实验
姓名:
林星光
学号:
指导教师:
王睿鹏
起止日期:
成绩:
教师签名:
北方民族大学材料学院
填表日期:
2013 年 12 月 30 日
一.实验目的及意义
1.注塑成型工艺数值模拟实验的目的
(1)通过注塑成型工艺参数的数值模拟实验,培样学生的计算机设计与分析能力。
(2)了解塑料模具结构设计的方法,以及热流道、冷流道的设计。
(3)了解塑料制品的常见注塑缺陷及改善措施。
Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse
(4)训练学生试验设计及数据处理的能力。
2.注塑成型工艺数值模拟试验的意义
(1)了解塑料模具结构设计的方法,以及热流道、冷流道的设计。
(2)了解塑料制品的常见注塑缺陷及改善措施。
(3)熟练掌握Solidworks等三维设计软件的建模功能。
(4)熟练掌握Moldflow模流分析软件的注塑成型工艺分析功能。
(5)能够用正交试验设计的方法进行试验方案设计,并可以对试验数据进行分析处理。
二.实验原理及方法
塑料注射成型在塑料加工行业中占有十分重要的地位,是最有效的塑料加工方法之一。
翘曲是注塑件注塑成型常见的缺陷,它破坏塑件的模塑形体,严重的会引起塑件开裂。
塑件翘曲的主要原因之一是不均匀收缩,而不均匀收缩多为材料、工艺条件、机器的变化所致。
如何提高注塑件质量、优化注塑成型参数、降低翘曲值,一直是研究者关注的热点。
近年来,研究者将多种优化方法组合运用,提高了注塑成型优化的效率。
笔者以某电子产品壳体为例,基于正交实验设计,利用Moldflow软件对注塑件注塑成型进行数值模拟,分析影响注塑件翘曲变形的工艺因素,进行翘曲变形回归分析,提
出优化成型工艺参数的方法,为注塑件注塑成型质量控制提供指导依据。
1.实验的主要内容
(1)用Solidworks软件建立塑件制品三维模型。
(2)转换产品模型的文件格式,将造型完毕的塑件制品三维模型导入MPI(MoldflowPlasticsInsight)中,对其进行网格划分并修复网格,为后续分析做准备。
(3)应用Moldflow软件模拟塑料熔体在模具型腔中的填充、冷却、翘曲过程;并对分析结果(填充时间、气穴、翘曲变形等)进行分析,为之后工艺参数的优化提供重要依据。
(4)选定质量控制目标(翘曲变形量最小、体积收缩率最小等),用正交试验法对影响质量目标的工艺参数进行优化组合,经过直接分析、极差分析和方差分析得出试验因素对质量目标的影响程度,以及最优的工艺参数组合,从而较好的控制成型质量目标。
2.实验流程
3.Moldflow基本流
它包括三个主要步骤:
建立模型——设定参数——分析结果。
其中建立模型和设定参数称为前处理,分析结果成为后处理。
3、实验步骤
1.分析模型
应用Solidworks软件建立了手机壳的三维模型。
用Moldflow/MPI软件对其进行模拟。
图3-1即为网格划分后的手机壳模型。
图3-1网格划分后的手机壳模型
2.工艺因子的选择
本试验所考察的试验因子为模具温度,熔料温度、注射时间、保压压力、保压时间和冷却时间,各因子分别取三个水平。
模具温度和熔料温度在Moldflow/MPI材料库推荐的范围内均匀选取,注射时间、保压压力、保压时间和冷却时间由流动、保压及冷却分析确定。
各因子水平如表3-2所示:
表3-2实验的因子和水平
3.正交试验结果及分析
手机外壳翘曲模拟的正交试验结果如表3-3所示:
表3-3模拟正交实验及结果
由信噪比计算得到的极差如表3-4所示。
表中水平1、2、3各行中的数据是在某因子第1、2、3水平下的质量指标的平均值。
某因子下三个平均值中最大与最小的差值为该因子的极差。
表3-4由信噪比计算得到的因子的极差
信噪比的极差图如图3-5所示。
从图中可以直观的看出在工艺参数组合A3B3C3D3E2F1
下,信噪比最大,负Z向翘曲量最小。
此时,模具温度103℃,熔料温度315℃,注射时间0.9秒,保压压力150MPa,保压时间10秒,冷却时间10秒。
图3-5因子的信噪比极差图
图3-6手机外壳翘曲模拟结果
图3-7最有参数组合下的翘曲结果
4、实验总结
介绍了MOLDFLOW的翘曲分析理论,然后针对手机外壳在试模过程中出现的翘曲问题,设计了一个六因素三水平的正交试验。
通过MOLDFLOW的模拟,从正交试验的结果得到了翘曲变形量最小的工艺参数组合,得出对翘曲变形影响最大的两个因素,即保压压力和熔料温度,而其余因素的影响很小,可以忽略不计。
(1)影响负Z向翘曲量最重要的因子是保压压力,其次是熔料温度,而模具温度、注射时间、保压时间和冷却时间的影响很小,几乎可以忽略。
(2)最优的成型工艺参数组合为A3B3C3D3E2F1,即选用模具温度103℃,熔料温度315℃,注射时间0.9秒,保压压力150MPa,保压时间10秒,冷却时间10秒。
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