石晓慧-基于Moldflow及正交实验的双色注塑工艺参数优化改

基于Moldflow及正交实验的双色注塑工艺参数优化 石晓慧，王守城，王恒冲，高翔 （青岛科技大学，山东，青岛  266061） 摘要：双色前壳质量的好坏取决于两个塑件成型粘合相互作用后的结果，通过MPI模块对液晶电视双色前壳进行双色成型模拟分析。针对分析结果，以缩痕指数及顶出时体积收缩率为实验指标，选取对塑件影响较大的因素及因素水平，采用Moldflow与正交实验相结合的方法得到优化的工艺参数组合，并通过模拟实验进行验证，为双色塑件成型提供了依据。 关键词：双色前壳；模拟分析；Moldflow；正交实验；参数优化 中图分类号：TP391.7  文献标识码：A 文章编号： Optimization of Two-colored Injection Molding Process Parameters Based on Moldflow and Orthogonal Test Shi Xiao-hui, Wang Shou-cheng, Wang Heng-chong, Gao Xiang (Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266061, China) Abstract: The quality of the two-colored front shell depended on the situation after the adhesive interaction of two plastic parts. Two-colored molding simulation analysis by MPI for LCD TV color front shell. For the analysis, shrink tracking index and the top of the volume shrinkage were the experimental index. More influential factors on the plastic parts were selected, optimized process parameters was got by Moldflow and orthogonal test and verified through simulation experiments .Guidance was provided for color molded plastics. Key word: two-colored front shell; simulation analysis; Moldflow; orthogonal test; parameters optimization 双色注塑是两种材料顺序进行注塑成型的，确保两种材料在发生一些物理化学作用后依然具有较好的外观质量，是双色注塑成型发展的困扰，因此要不断的优化双色注塑成型的工艺参数。传统的确定注塑成型工艺参数的方法主要是靠专家的专业知识和经验通过不断试凑进行优化配置，此方法精确度不高且费时费力，还增加了成本。正交实验方法在一定程度上可以减少反复试凑的盲目性，通过较少的实验次数得到相关参数在实验范围内的最优组合，从而使得双色成型制品能够较好的结合并获得较高的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面质量[1][2]。 1初始模拟 该塑料制件为液晶电视机双色前壳，是薄壁型塑件，对表面的质量要求极高，其内层部分被外层部分所包覆,该双色前壳外层部分和内层部分的三维实体造型如图1所示。 （a）外层（PMMA）                    （b）内层（ABS/PC） 图1 液晶电视机双色前壳 制件外层三维尺寸为400×300×20（单位为mm）,壁厚为2mm，材料选用PMMA，硬化PMMA具有极高的透明度、较好的耐热性、不易变形、强耐化学性。制件内层三维尺寸为398×298×18（单位为mm），壁厚为2mm，材料选用ABS/PC。ABS/PC合金综合性能好，与PMMA具有较好的相容性。 利用Moldflow/MPI软件对双色注射成型过程模拟分析，分析结果如图2、3。外层最大体积收缩率为 4.27%，内层为3.912%，而且最大收缩率不在同一区域，外层最大收缩区域在左右两个边框的中间处，而内层在制件的左右两个边框上，收缩范围大，对两个模型的熔接性有一定的影响。对于缩痕指数，外层最大缩痕指数为2.141%，而内层为0.632%，产生缩孔或缩痕相对于外层而言较少。 （a）外层顶出时的体积收缩率                  (b) 内层顶出时的体积收缩率 图2 顶出时的体积收缩率 （a）外层缩痕指数                              (b) 内层缩痕指数 图3 缩痕指数 2 正交实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 2.1实验目标的确定 对于液晶显示器双色外壳，第一次注射成型外壳的外层，第二次注射成型外壳内层，为了使两种材料能更好的粘合，外层收缩率要大于或接近于内层收缩率。为了防止由于收缩率过大影响结合面的结合强度以及可能造成的翘曲变形，尽可能使收缩率差异小。为了使内外层在注塑成型相互作用后依然具有较好的变形及外观质量，因此以缩痕指数Y1（%）、顶出时体积收缩率Y2（%）为实验指标，优化工艺参数，使实验指标综合性能达到最优，保证产品的使用性能及表面质量。 2.2实验因素及水平的选择 影响注塑产品质量的因素有很多，在此选择对注塑成型影响较大的六个工艺参数因素：A模具温度、B熔体温度、C注射时间、D冷却时间、E保压时间、F保压压力，每个因素选取五个水平，见表1。 表1实验因素水平表 因素 外层水平 内层水平 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A模具温度/°C 50 60 70 80 90 50 60 70 80 90 B熔体温度/°C 240 250 260 270 280 240 250 260 270 280 C注射时间/s 1 1.2 1.5 1.8 2 1 1.2 1.5 1.8 2 D冷却时间/s 20 30 40 50 60 20 30 40 50 60 E保压时间/s 4 8 12 16 20 4 8 12 16 20 F保压压力/% 60 70 80 90 100 60 70 80 90 100                       2.3实验结果与分析 本次实验是6因素5水平的正交实验，创建正交表L25(56)，正交实验结果及方差分析如表2、3所示。由表3看出，外层材料缩痕指数最优的工艺参数组合为A3B1C3D2E3F5，而内层为A3B1C5D5E5F4；对于外层材料顶出时体积收缩率最优工艺参数组合为A3B1C3D5E3F4，而内层为A3B1C5D4E5F4。 表2正交实验表及实验结果 试验编号 外层水平 外层实验指标 内层水平 内层实验指标 A B C D E F Y1 Y2 A B C D E F Y1 Y2 1 1 1 1 1 1 1 3.206 5.261 1 1 1 1 1 1 1.843 5.133 2 1 2 2 2 2 2 2.190 4.137 1 2 2 2 2 2 1.843 5.123 3 1 3 3 3 3 3 2.277 4.209 1 3 3 3 3 3 0.5584 3.820 4 1 4 4 4 4 4 2.459 4.398 1 4 4 4 4 4 0.555 3.817 5 1 5 5 5 5 5 2.643 4.590 1 5 5 5 5 5 0.6446 3.918 6 2 1 2 3 4 5 1.776 3.746 2 1 2 3 4 5 0.2930 3.555 7 2 2 3 4 5 1 2.215 4.185 2 2 3 4 5 1 0.3709 3.644 8 2 3 4 5 1 2 3.528 5.595 2 3 4 5 1 2 1.794 5.215 9 2 4 5 1 2 3 3.088 5.174 2 4 5 1 2 3 1.076 4.461 10 2 5 1 2 3 4 2.465 4.465 2 5 1 2 3 4 1.067 4.423 11 3 1 3 5 2 4 1.758 3.819 3 1 3 5 2 4 0.1758 3.492 12 3 2 4 1 3 5 1.813 3.833 3 2 4 1 3 5 0.1284 3.387 13 3 3 5 2 4 1 2.364 4.408 3 3 5 2 4 1 0.3480 3.683 14 3 4 1 3 5 2 2.535 4.559 3 4 1 3 5 2 0.9599 4.350 15 3 5 2 4 1 3 4.275 6.360 3 5 2 4 1 3 2.733 6.212 16 4 1 4 2 5 3 1.806 3.860 4 1 4 2 5 3 0.0018 3.255 17 4 2 5 3 1 4 3.605 5.172 4 2 5 3 1 4 1.476 4.953 18 4 3 1 4 2 5 2.592 4.703 4 3 1 4 2 5 0.9437 4.422 19 4 4 2 5 3 1 2.522 4.599 4 4 2 5 3 1 0.9737 4.413 20 4 5 3 1 4 2 2.681 4.757 4 5 3 1 4 2 0.9860 4.424 21 5 1 5 4 3 2 1.794 3.895 5 1 5 4 3 2 0.0032 3.319 22 5 2 1 5 4 3 1.951 4.058 5 2 1 5 4 3 0.4256 3.866 23 5 3 2 1 5 4 2.271 4.237 5 3 2 1 5 4 0.4827 3.929 24 5 4 3 2 1 5 3.525 5.646 5 3 4 2 1 5 2.293 5.816 25 5 5 4 3 2 1 3.963 6.086 5 5 4 3 2 1 2.002 5.530                                   表3 外内层方差分析 指标 因素 外层 内层 K1 K2 K3 K4 K5 Rj K1 K2 K3 K4 K5 Rj 缩痕指数 A 2.551 2.614 2.543 2.641 2.69 0.147 1.088 0.92 0.869 0.876 1.401 0.532 B 2.068 2.355 2.077 2.844 3.205 1.137 0.4633 0.849 0.8253 1.1715 1.4865 1.0232 C 2.5498 2.596 2.491 2.514 2.699 0.208 1.0478 1.265 0.8768 0.8962 0.7069 0.5581 D 2.601 2.47 2.831 2.667 2.48 0.361 0.9032 1.111 1.0574 0.9211 0.8027 0.3078 E 3.6278 2.718 2.174 2.246 2.282 1.454 2.028 1.208 0.5461 0.5215 0.4919 1.5065 F 2.854 2.586 2.799 2.501 2.469 0.385 1.1075 1.117 0.9575 0.7513 0.8605 0.3659 顶出时体积收缩率 A 23.69 4.633 4.596 4.618 4.7844 19.09 4.3622 4.260 4.2248 4.2934 4.492 0.2672 B 4.1162 23.449 4.598 4.867 5.251 19.33 3.751 4.194 4.2138 4.7514 4.9014 1.1504 C 4.6092 23.788 4.523 4.754 4.648 19.26 4.4368 4.646 4.2392 4.2408 4.0668 0.5796 D 4.6524 23.676 4.754 4.708 4.532 19.14 4.2668 4.468 4.4416 3.8932 4.1808 0.5744 E 5.6068 23.956 4.2 4.273 4.286 19.76 5.4658 4.606 3.8724 3.869 3.8192 1.5968 F 4.9078 23.721 4.732 4.418 4.503 19.3 4.4806 4.486 4.3228 4.1228 4.2196 0.3634                             2.4最佳工艺参数的选择及验证