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1 優(yōu)化注塑條件考慮核心轉(zhuǎn)變 對于一個塑料電池盒與薄壁深腔 摘要 這篇文章的目的是利用數(shù)值分析和實驗的方法來檢驗型芯移動時對注射模 參數(shù)的影響以及對薄壁深腔塑料電池盒的最佳注塑條件 與傳統(tǒng)的注射成型分析不同 模具的活動部件利用三維四面體網(wǎng)格來表示以數(shù) 值分析法來考慮型芯移動 實驗設(shè)計 DOE 是用來評估適當(dāng)?shù)某尚蜅l件下 使型 芯移動量最小的一個重要參數(shù) 結(jié)果表明 DOE的主要參數(shù)是注射壓力 當(dāng)注射壓 力降低時型芯移動量也在減小 此外 研究結(jié)果表明 初始模具溫度和注射時間 幾乎不影響型芯移動 實驗的結(jié)果表明 當(dāng)注射壓力接近32 MPa時 制造的產(chǎn)品 不發(fā)生彎曲 分析的結(jié)果與實驗對比 確定了最佳注射成型條件 此外 結(jié)果表 明 模擬注塑一個塑料電池盒薄壁深腔的工藝應(yīng)考慮型芯移動 關(guān)鍵詞 優(yōu)化注塑條件 型芯飄動 薄壁深腔 試驗設(shè)計 1 引言 介紹最近汽車行業(yè)中人們普遍關(guān)心的問題之一是用減小車輛整體重量來提 高燃油效率以及減少車輛對環(huán)境產(chǎn)生影響 1 3 薄塑料部件注射成型工藝性 可以較大的減小汽車的重量 大幅度降低生產(chǎn)工藝 1 人們都在積極努力的從 事各項研究來開發(fā)薄壁塑料件的注塑模成本和縮短生產(chǎn)周期 1 制造生產(chǎn)薄壁 深腔的塑料零件必須要使用高噴射壓力和高噴射速度 4 然而 一個高噴射壓 力能增加一個型芯移動 這是型芯在注塑中空間位置的偏差形成的 5 Shepard 等人發(fā)現(xiàn)在模具設(shè)計和注塑條件強(qiáng)烈影響型芯移動 6 Leo 等人報道 模具中 強(qiáng)度較差的模板的彎曲會使產(chǎn)品的厚度發(fā)生變化 7 Bakharev等人報道 可以 通過模具填充模擬和易變形模具的零件的彈性分析可事先知道注塑成型時型芯 移動的作用情況 4 本文對注射成型參數(shù)影響具有薄壁深腔的塑料電池盒考慮到其型芯的飄動 時 來評估最佳注射模型條件 實驗設(shè)計是用來評估最小化型芯偏移時適當(dāng)?shù)?成型條件 以及確定主要成型參數(shù) 多次進(jìn)行了試驗研究用來獲得一個理想的噴 2 射壓力 最優(yōu)注塑條件是通過對實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)值分析對比獲得的 2 探討研究型芯偏移對產(chǎn)品的質(zhì)量的影響 實驗和數(shù)值分析來模擬型芯偏移的注射成型特點 一個三維的注射成型進(jìn)行 了分析使用MPI V6 1 圖1模型分析說明 電池盒的尺寸是164 4毫米 W 251 4毫米 L 184 0毫米 H 最大和最小厚度的薄壁分別是2 7毫米和1 8毫 米 深腔的深度為168 7毫米 澆注系統(tǒng)由一個錐形澆道 初始直徑8毫米和最 后直徑15毫米 圓形通道的直徑8毫米 澆口直徑在2毫米 為了考慮型芯移動 現(xiàn)象的數(shù)值分析 動模的模具和活動部件分別用四面體網(wǎng)格376674 EA和61098 EA殼網(wǎng)格代表 注射材料是聚丙烯樹脂 聚丙烯融化溫度設(shè)定在230 oC 實驗設(shè)計 DOE 用來定量檢查型芯移動對注塑參數(shù)的影響 表1顯示了注塑 參數(shù)的水平幅附圖用繪 3 4 正交陣列表示 信噪比 S N 的特點是用計算估算 優(yōu)的條件下最小型芯移動 用每個參數(shù)的貢獻(xiàn)比率來估算使用方差分析 ANOVA 獲得型芯移動的主要參數(shù)影響 注射成型機(jī)用600噸的夾緊力進(jìn)行幾個實驗 圖2顯示了模具的設(shè)計 以及模 具的制造實驗 模具的尺寸為750毫米 700毫米 W L 870毫米 H 主要參 數(shù)變化在 10 的由DOE提出條件來確定最佳條件 為了檢驗型芯移動在模擬注 塑工藝中的影響 實驗結(jié)果用數(shù)值分析進(jìn)行比較 3 討論與結(jié)果 3 1 DOE的注射成型結(jié)果分析 圖3和表2注塑分析顯示結(jié)果 在任何注塑條件的組合下動模的型芯的變形 方向相同 見圖3圖3和表2表明 變形的F1 F5 F6部分的型芯是大于0 1毫米和動 模型芯變形對稱 此外 他們注意到F2和F3變化的部分相比 是可以忽略不計的 其他部分 從結(jié)果的注塑成型分析 S N和貢獻(xiàn)比率計算的F1 F5 F6部分的 型芯與相對較大的型芯偏移 圖4和表3DOE顯示結(jié)果 圖4中 可以看到 S N比率的噴射壓力 保溫時間 注射時間 初始模具溫度是最大的時候 他們的標(biāo)準(zhǔn)分別是是30 MPa 1 6秒 4 4 秒 40攝氏度 當(dāng)注射壓力降低S N比率在注射壓力也增加明顯 見圖4 表3顯示 平均比例的噴射壓力是近76 3 在比率中的噴射壓力明顯高于其 他參數(shù) 從這些結(jié)果 指出主要參數(shù) 主要影響型芯偏移的 就是注射壓力 不同 的S N 注射時間和初始模具溫度都可以忽略不計 見圖4和表3 從這些結(jié)果 指 出注射時間和初始模具溫度幾乎沒有影響到型芯偏移 3 2 DOE實驗結(jié)果使用結(jié)果 3 實驗條件的注射時間 保溫時間 初始模具溫度分別設(shè)定在1 6秒 4 4秒 40攝氏度 注射壓力變化范圍在27 32 MPa 圖5顯示了注射成型的實驗結(jié)果 在所有的實驗條件中不包括短時間注射 如圖5所示 當(dāng)然 在注射壓力低于30 MPa不能制作薄壁易變形的模制產(chǎn)品 見圖 5 a 這是保持壓力不足的結(jié)果 當(dāng)注射壓力是32 MPa時薄壁易變形的產(chǎn)品也 不能生產(chǎn) 見圖5 b 從這些結(jié)果 塑料電池盒的薄壁深腔優(yōu)化注塑條件的測試 被確定為注射壓力32 MPa 注射時間1 6秒 保持時間4 4秒 初始模具溫度為40 攝氏度 實驗的圖6 a 表明 在壁厚之間的差異分析的實驗是減少從 0 15 mm 0 18毫米到 0 09毫米 0 07毫米當(dāng)型芯偏移被認(rèn)為是在數(shù)值分析 結(jié)果進(jìn)行了 數(shù)值分析比較 見圖6 此外 它是指出 厚度變化的深腔是正確預(yù)測的型芯偏移 分析 圖6 b 表明 偏芯偏移略微影響變形期后的模制產(chǎn)品模式 數(shù)值分析會計 為核心轉(zhuǎn)變可以預(yù)測產(chǎn)品的變形期后在0 15毫米的計算精度 數(shù)值分析的結(jié)果 表明 當(dāng)型芯偏移被認(rèn)為是從注射壓力降低到32 0 MPa從50 2 MPa 這是由于增 加了空腔體積引起的彈性變形的型芯 基于上述結(jié)果 型芯偏移注塑分析可以正 確地模擬電池外殼的薄壁深腔注塑工藝 4 結(jié)論 注射成型對型芯偏移成型的塑料電池盒薄壁深腔的影響參數(shù)采用了實驗和 數(shù)值分析 彈性變形的型芯被認(rèn)為是反映型芯偏移影響數(shù)值分析 通過數(shù)值分 析和DOE顯示注射壓力是主要過程參數(shù)影響型芯偏移 當(dāng)注射壓力降低時型芯偏 移減小 此外 它是指出 注射時間 保壓時間 初始模具溫度幾乎沒有影響型 芯偏移 通過實驗證明 一個注射壓力約為32 MPa是不可以制造較厚壁厚模制產(chǎn) 品 比較結(jié)果的數(shù)值分析與實驗 獲得了最佳注塑條件 此外 結(jié)果表明 型芯偏 移應(yīng)該準(zhǔn)確地模擬一個塑料電池盒薄壁深腔注塑工藝 5 作者Ahn博士介紹 Ahn1992 年在韓國釜山國立大學(xué)獲得機(jī)械工程學(xué)士學(xué)位 他 1994 年和 2002 年在 KAIST 韓國科學(xué)技術(shù)院 又分別獲得了碩士和博士學(xué)位 Ahn 博士目前任 韓國光州的朝鮮大學(xué)機(jī)械工程系教授 Ahn 博士的研究興趣包括快速原型設(shè)計 制造 輕質(zhì)夾板 激光材料加工 及模具 機(jī)械科學(xué)與技術(shù)雜志 24 2010 145 148 作者 Dong Gyu Ahn 2009年4月24日收到手稿 修訂2009年9月21日 接受于2009年10月12日