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注塑成型是塑料加工的重要成型方法之一,但是注塑生产过程中常会出现众多的缺陷。利用注塑CAD/CAE技术可在模具制造之前,在计算机上对注塑过程进行分析和模拟来代替实际的试模,预测成型过程中可能出现的缺陷,改变了依靠经验和直觉,反复试模、修模的传统设计方法,提高了塑件成型质量,缩短了模具开发周期。
本文以LED车灯透明灯座为例,在介绍了常见透明塑料的性能、用途及加工特性,深入分析常见缺陷产生因为及其控制方法的基础之上,以三维CAD软件Solidworks和注塑成型分析软件Moldflow为工具,建立了产品的三维模型,进行了注塑成型过程的数值模拟。在CAE分析的指导下进行模具设计,使得模具结构得到优化,缩短了模具制造周期,并为后续生产中成型工艺参数的选择提供参考。
运用CAE软件Moldflow,结合正交试验方法进行仿真模拟试验,选取缩痕指数和翘曲变形作为质量评定指标,采用多指标加权综合评分法研究了模具温度、熔体温度、保压压力、保压时间和冷却时间对综合试验指标的影响。通过对试验结果进行直观分析和方差分析,最终确定了各工艺参数对LED透明灯座成型质量影响的主次顺序:保压压力、模具温度、熔体温度、保压时间、冷却时间。得到了最佳参数组合:模具温度为115℃,熔体温度为260℃,保压压力为注射压力的95%,保压时间为17s,冷却时间为55s。
在正交试验的基础上引进二阶响应面模型对成型工艺参数进行优化,分别建立了缩痕指数和翘曲变形与模具温度和保压压力的二阶响应面模型,然后对模型分别进行显著性分析证明了模型是有效的,得到了LED透明灯座的最佳工艺参数,即模具温度取125℃,熔体温度取T=260℃,保压压力P为注射压力的100%,保压时间取t=17s,冷却时间取t=55s。由二阶响应面模型方程求得的结果与模拟得到的结果十分接近,证明了建立的响应面方程与实验参数拟合的很好。同时将最优工艺参数应用于实际注塑生产中再一次验证了拟合模型的正确性,对指导注射工艺设计和提高塑件成型质量具有现实意义。