基于Moldflow的萬(wàn)用表注塑模具工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

李曉微，胡新和，周國(guó)鵬，吳麗霞

(1.咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工學(xué)院，湖北 咸寧 437100;2.湖北科技學(xué)院 工程技術(shù)研究院，湖北 咸寧 437100)

萬(wàn)用表能夠測(cè)量的數(shù)據(jù)較為全面，不僅可以測(cè)量電壓、電流數(shù)據(jù)，還可以測(cè)量電阻以及電容量等，是日常生活中使用頻率很高的一種測(cè)量?jī)x表。萬(wàn)用表的外殼不僅要求光滑堅(jiān)固、防摔耐用、使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)還要求易于裝配，節(jié)約裝配時(shí)間，提高裝配效率。目前，萬(wàn)用表外殼主要采用熱塑性塑料的注塑成型加工，雖然成型工藝較為成熟，但是注塑成型過程中相關(guān)成型工藝參數(shù)對(duì)外殼的尺寸精度影響較大，參數(shù)設(shè)置不合理會(huì)造成翹曲嚴(yán)重，后期裝配困難，甚至無(wú)法裝配，因此，外殼的質(zhì)量控制至關(guān)重要。本文以實(shí)驗(yàn)室萬(wàn)用表為實(shí)例，基于數(shù)值模擬技術(shù)和正交試驗(yàn)優(yōu)化方法，將注射成型過程所需的重要參數(shù)進(jìn)行組合優(yōu)化，進(jìn)而獲得最優(yōu)的成型工藝參數(shù)。

一、塑件的翹曲變形分析

1.塑件翹曲變形的原因分析

注塑件若需要與另外金屬件或注塑件相連接裝配使用，就必須保證有較小的尺寸偏差和良好的外觀質(zhì)量。在塑料制品的常見的缺陷中最普遍的就是塑件的翹曲變形，導(dǎo)致尺寸偏差過大無(wú)法使用，因此明晰塑件的翹曲變形缺陷產(chǎn)生原因一直是研究塑件質(zhì)量影響因素的重中之重[1]。

翹曲變形量大的主要原因是塑件在冷卻時(shí)存在收縮不均勻的問題，尤其是塑件各個(gè)方向的體積收縮率不均衡導(dǎo)致的。如果塑件零件在冷卻時(shí)每個(gè)方向存在收縮率差異，脫模以后將會(huì)在零件內(nèi)部產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，若不能進(jìn)行及時(shí)后處理，就會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的翹曲變形缺陷。

造成塑料制件產(chǎn)生冷卻收縮不均的原因有很多，主要包括分子鏈形狀不同、溫度與壓力不同、冷卻速度不一致。

(1)分子鏈形狀不同：由于澆口位置設(shè)置的不同，導(dǎo)致塑料熔體進(jìn)入型腔的流動(dòng)方向存在差異，間接使熔體在水平方向與垂直方向的流動(dòng)速度大小不相同，不同方向的分子鏈形狀也不相同，進(jìn)而在塑件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，若內(nèi)應(yīng)力過大，塑件就會(huì)發(fā)生翹曲變形缺陷[2]。

(2)溫度與壓力不同：根據(jù)模具型腔的復(fù)雜程度不同，型腔每個(gè)區(qū)域的溫度和壓力都存在差異，不同的溫度與壓力使得塑件的每個(gè)部位的收縮率大小不一樣，進(jìn)而使得塑件產(chǎn)生翹曲變形。

(3)冷卻速度不一致：如果塑件具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，那么對(duì)應(yīng)模具的每個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也隨之變得復(fù)雜，尤其是冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要考慮到塑件每一個(gè)部分的冷卻速度情況，若冷卻速度存在較大的差異，則會(huì)使塑件因?yàn)槔鋮s速度不均而產(chǎn)生嚴(yán)重的翹曲變形[3]。

2.影響翹曲變形的因素分析

(1)塑料制件結(jié)構(gòu)

塑料制件自身結(jié)構(gòu)存在不合理的因素，例如壁厚大小相差較大、型腔深度不統(tǒng)一、結(jié)構(gòu)分布不均勻等，都會(huì)導(dǎo)致塑件出現(xiàn)翹曲變形缺陷[4]。

(2)模具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

注塑模具的澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)置的合理與否是影響塑件翹曲變形程度大小的主要因素。若模具澆注系統(tǒng)的澆道與澆口設(shè)計(jì)不正確，則會(huì)使塑料熔體流入型腔的狀態(tài)不佳且填充時(shí)間變長(zhǎng)，所需要的成型壓力也隨之增大，導(dǎo)致塑件因內(nèi)應(yīng)力過大產(chǎn)生翹曲變形；若模具冷卻系統(tǒng)設(shè)置的不合理，就會(huì)使塑件不同位置的溫度存在差別，產(chǎn)生冷卻不均的問題，導(dǎo)致塑件因各部分不均勻收縮而發(fā)生翹曲變形[5]。

(3)工藝參數(shù)

注塑成型工藝參數(shù)的選擇對(duì)于塑件的外觀質(zhì)量、成型速度、尺寸偏差、翹曲變形等影響較大。其中，最為關(guān)鍵的工藝參數(shù)包括：模具溫度、成型壓力、保壓壓力、冷卻時(shí)間等。模具溫度和成型壓力決定塑料熔體的流動(dòng)速度，若模具溫度、成型壓力設(shè)置數(shù)值較大，則塑料熔體快速的充滿型腔，損失的熱量較少，但是要保證在合理的范圍內(nèi)，若數(shù)值過于偏大，則會(huì)導(dǎo)致塑件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，發(fā)生翹曲變形。保壓壓力過高會(huì)導(dǎo)致脫模困難，過低會(huì)出現(xiàn)無(wú)法壓實(shí)的情況出現(xiàn)，造成翹曲變形[6]。冷卻時(shí)間過短，塑件沒有完全冷卻定型就被頂出型腔，塑件容易出現(xiàn)翹曲變形尤其是設(shè)置頂桿位置最為變形嚴(yán)重。

二、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

圖1為萬(wàn)用表外殼的三維結(jié)構(gòu)，外殼尺寸為：長(zhǎng)度為190 mm，寬度為87 mm，高度為15 mm，壁厚均為1.5 mm，同時(shí)存在不對(duì)稱的不同形狀的孔、倒圓角、螺紋孔、加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)特征，這些細(xì)節(jié)特征在注塑成型過程中對(duì)成型工藝要求較高，考慮實(shí)際安裝需要，體積收縮率不能超過萬(wàn)用表外殼體積的10%，否則會(huì)增加裝配難度。

圖1 萬(wàn)用表外殼模型

萬(wàn)用表外殼選取ABS作為成型材料，ABS具有獲取方便、價(jià)格合理、用途廣泛、綜合性能好等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，ABS能夠在較大的成型溫度范圍內(nèi)具有良好的工藝性能，即使制件被損壞，也只能是拉伸破壞而不會(huì)是沖擊破壞。熔融溫度在210-237 ℃，熱分解溫度在250 ℃以上，熱變形溫度比PA、PVC高，尺寸穩(wěn)定性好，流動(dòng)性比PVC和PC好[7]。表1為ABS的推薦成型工藝參數(shù)。

表1 ABS的推薦成型工藝參數(shù)

三、原始模具設(shè)計(jì)方案

1.Moldflow軟件簡(jiǎn)介

Moldflow仿真軟件是一款專業(yè)的注塑成型仿真軟件，利用Moldflow可以幫助研發(fā)人員驗(yàn)證和優(yōu)化塑料產(chǎn)品的注塑成型過程，使研發(fā)人員可以快速得到最合理的成型方案。該軟件可以直接將CAD實(shí)體導(dǎo)入進(jìn)行分析，大幅度減少前期的處理工作。同時(shí)分析功能全面、速度快、結(jié)果準(zhǔn)確，所以本試驗(yàn)選用Moldflow軟件作為仿真分析軟件。

2.萬(wàn)用表外殼有限元模型的建立

(1)網(wǎng)格類型選擇

Moldflow軟件根據(jù)模型的不同特征設(shè)置了以下三種類別網(wǎng)格：

1)中性層網(wǎng)格

中性層網(wǎng)格主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的塑件模型，特別是薄壁件或是僅需要分析中性面零件，這類網(wǎng)格優(yōu)點(diǎn)是分析速度快，但是分析結(jié)果準(zhǔn)確度較低，部分成型缺陷無(wú)法分析，應(yīng)用范圍較窄。

2)雙層面網(wǎng)格

雙層面網(wǎng)格主要應(yīng)用于零件的長(zhǎng)度和寬度大于局部厚度的4倍或是要運(yùn)行的分析在整個(gè)厚度范圍內(nèi)生成結(jié)果的塑件模型，在雙層面中可將模型視為一個(gè)曲面殼覆蓋而成的中空體，雙層面網(wǎng)格適用于多數(shù)的缺陷模擬分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化與驗(yàn)證[8]。

3)3D網(wǎng)格

3D網(wǎng)格是由實(shí)體四節(jié)點(diǎn)四面體單元組成，經(jīng)過3D網(wǎng)格模擬分析得到的結(jié)果最精確，但是由于網(wǎng)格劃分復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致模擬過程中計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)。

萬(wàn)用表外殼的平均壁厚為1.5mm，整體結(jié)構(gòu)厚度均勻，為了保證分析質(zhì)量良好，減少分析時(shí)間，故網(wǎng)格類型選擇雙層面網(wǎng)格。

(2)劃分網(wǎng)格

在劃分網(wǎng)格時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置網(wǎng)格邊長(zhǎng)，若邊長(zhǎng)設(shè)置較長(zhǎng)，則網(wǎng)格數(shù)量會(huì)偏少，而網(wǎng)格比配百分比也會(huì)降低，這就會(huì)導(dǎo)致模擬結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，設(shè)置無(wú)法真實(shí)反映出成型結(jié)果；若邊長(zhǎng)設(shè)置較小，則網(wǎng)格數(shù)量會(huì)成倍增長(zhǎng)，這就會(huì)造成模擬時(shí)間變長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)負(fù)荷增大。最理想的網(wǎng)格邊長(zhǎng)是既能滿足網(wǎng)格匹配率，又能盡量減少網(wǎng)格數(shù)量，若要保證萬(wàn)用表外殼翹曲分析的準(zhǔn)確性，就需將網(wǎng)格數(shù)量和網(wǎng)格匹配率綜合分析，網(wǎng)格匹配率不小于90%，分析速度不宜過長(zhǎng)?；诖?，萬(wàn)用表外殼的網(wǎng)格邊長(zhǎng)設(shè)置為2 mm，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖2所示，網(wǎng)格質(zhì)量如表2所示，可以看出網(wǎng)格質(zhì)量較好，匹配百分比達(dá)到93.3%，符合數(shù)值模擬要求。

圖2 網(wǎng)格劃分結(jié)果

表2 網(wǎng)格質(zhì)量

3.模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)確定澆口位置

澆口位置的選擇對(duì)成型工藝的影響尤為重要，通常，澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則：

1)根據(jù)塑料零件的結(jié)構(gòu)來確定澆口位置，確保模具結(jié)構(gòu)的合理性。

2)澆口的位置要充分考慮到塑料熔體的流動(dòng)距離，保證塑料熔體同時(shí)充滿每個(gè)型腔。

3)塑料制品的熔接痕與澆口的數(shù)量關(guān)系重大，若要減少熔接痕，就需要盡量減少模具的澆口數(shù)量。

4)澆口的位置要遠(yuǎn)離排氣孔，這樣設(shè)置可以使型腔內(nèi)的氣體順利排出，減少了氣穴缺陷的產(chǎn)生。

5)若澆口設(shè)置在狹小的位置，就會(huì)容易導(dǎo)致塑料熔體過早凝固堵塞澆口，故澆口應(yīng)該開在塑件厚度較大的位置。

6)考慮到塑料制件的美觀性，盡量將澆口設(shè)置在塑件內(nèi)部或是不影響外觀的位置[6]。

本文的實(shí)驗(yàn)對(duì)象萬(wàn)用表結(jié)構(gòu)較為規(guī)則，為了減少氣穴和熔接痕的數(shù)量和降低模具的復(fù)雜性，確定澆口數(shù)量為1個(gè)。除了要確定澆口數(shù)量，還需要確定澆口的位置，在充分遵循澆口設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合萬(wàn)用表外殼的結(jié)構(gòu)特性和Moldflow軟件分析結(jié)果得出最優(yōu)澆口位置，最優(yōu)澆口位置為藍(lán)色區(qū)域，如圖3所示，在藍(lán)色區(qū)域設(shè)置澆口可以使塑料流體平穩(wěn)快速的充滿整個(gè)型腔。

圖3 萬(wàn)用表外殼的模具澆口位置

(2)設(shè)置澆注系統(tǒng)

澆注系統(tǒng)是連接注塑成型機(jī)與模具型腔之間的通道，主要包括注射主流道和分流道兩部分。澆注系統(tǒng)設(shè)置的是否合理直接影響萬(wàn)用表外殼注塑成型過程。本實(shí)驗(yàn)所采用的萬(wàn)用表外殼結(jié)構(gòu)相對(duì)規(guī)則，為了提高生產(chǎn)效率，故采用一模兩腔結(jié)構(gòu)。塑料熔體要想平穩(wěn)的進(jìn)入并填滿整個(gè)型腔，就需要對(duì)模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，本文的澆注系統(tǒng)包括一個(gè)主流道，兩個(gè)分流道，主流道設(shè)置為圓錐形，入口處直徑為3.5 mm，主流道長(zhǎng)度為70 mm，拔模角度為3 deg，兩個(gè)分流道截面均為圓形，直徑為7 mm，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 萬(wàn)用表外殼的模具澆注系統(tǒng)

4.冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)注塑模具的冷卻系統(tǒng)決定著塑件的成型速度與成型質(zhì)量，如果冷卻系統(tǒng)設(shè)置不合理，則會(huì)出現(xiàn)冷卻效果不好、冷卻速度過快或過慢、塑件殘余內(nèi)應(yīng)力過大等問題，導(dǎo)致塑件填充不完整或發(fā)生翹曲變形[9]。本文根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)如圖5所示，水管與零件按照常用的X型方式排列，設(shè)置冷卻水管和塑件的距離為25 mm，冷卻管路設(shè)置為6 根，每根直徑為10 mm，管路之間間距設(shè)置為30 mm。冷卻介質(zhì)選擇雷諾數(shù)為1000，初始溫度為25 ℃的純水。

圖5 萬(wàn)用表外殼的模具冷卻系統(tǒng)

5.初始模流分析

本文利用Moldflow軟件對(duì)萬(wàn)用表外殼進(jìn)行初始模流分析，根據(jù)所選材料ABS的推薦工藝參數(shù)來確定初始成型參數(shù)，ABS推薦的模具表面溫度為50 ℃，本文選擇此推薦溫度；ABS推薦的熔體溫度為205—245 ℃，本文選擇熔體溫度為225 ℃；由于萬(wàn)用表外殼尺寸較小，根據(jù)注射機(jī)的注射速率，可以確定注射時(shí)間為3s，保壓時(shí)間為10s，保壓壓力設(shè)置為80%，基于此基本注塑成型參數(shù)進(jìn)行初始模流分析。圖6為萬(wàn)用表的充填分析結(jié)果。根據(jù)圖6所呈現(xiàn)的云圖可以發(fā)現(xiàn)，充填時(shí)間的長(zhǎng)短與距離澆口的距離有關(guān)，離澆口越遠(yuǎn)，充填時(shí)間越長(zhǎng)，整個(gè)型腔完成充填的時(shí)間為1.449s，熔體充滿了型腔，不存在填充不足的缺陷。

圖6 充填分析結(jié)果

6.萬(wàn)用表仿真結(jié)果分析

在完成模具設(shè)計(jì)后，利用Moldflow軟件對(duì)萬(wàn)用表外殼進(jìn)行了初始模流分析，通過觀察塑件成型后的各項(xiàng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然充填過程比較平穩(wěn)快速，但是在冷卻完成之后，塑件發(fā)生了翹曲變形，如圖7所示，塑件的變形量達(dá)到了0.7022 mm，翹曲變形位置主要集中在外殼的四個(gè)邊角位置，這會(huì)直接影響到后期儀表的裝配工藝，因此需要對(duì)此進(jìn)行優(yōu)化處理。

圖7 翹曲變形分析結(jié)果

四、正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與成型工藝參數(shù)優(yōu)化

塑料制品的質(zhì)量因注塑成型工藝參數(shù)的多樣選擇而發(fā)生改變，多種工藝參數(shù)是相互作用、相互制約的，所以想要獲得最合理的工藝參數(shù)組合較為困難。生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)傳統(tǒng)的做法通常是經(jīng)過多次的試模生產(chǎn)與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)，獲得較為合理的成型工藝參數(shù)。這種做法屬于試錯(cuò)的做法，不僅浪費(fèi)時(shí)間與生產(chǎn)材料，不具有系統(tǒng)性和可推廣性，而且還可能存在隨機(jī)性，不能確定是真實(shí)的最優(yōu)成型工藝參數(shù)組合。本文利用正交試驗(yàn)方法，將各類工藝參數(shù)進(jìn)行組合，再將不同的組合導(dǎo)入Moldflow模流分析軟件進(jìn)行仿真分析，將每組的翹曲變形量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，總結(jié)出每種成型工藝參數(shù)對(duì)最終變形量的影響程度，最后得出最優(yōu)的成型工藝參數(shù)組合。

1.正交試驗(yàn)概述

正交試驗(yàn)法是研究多個(gè)因素及不同水平，通過正交的方法尋求最優(yōu)化目標(biāo)下最佳因素水平組合的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。通過正交試驗(yàn)法的計(jì)算分析，可以快速地得到最優(yōu)組合，組合中的每一種因素都具有代表性。任何一件塑料產(chǎn)品(本文以萬(wàn)用表外殼為例)從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)都需要經(jīng)歷多個(gè)流程，每一個(gè)流程中都存在多個(gè)影響因素會(huì)制約產(chǎn)品的質(zhì)量，如果僅依靠試錯(cuò)來完善成型過程進(jìn)而獲得合格產(chǎn)品是非常困難的，若將正交試驗(yàn)法和Moldflow軟件相結(jié)合，就可以利用仿真模擬來減少生產(chǎn)過程中其他因素的干擾。

2.正交試驗(yàn)因素與水平

本文研究發(fā)現(xiàn)模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間和保壓壓力對(duì)翹曲變形的影響尤其重要，所以將這5種工藝參數(shù)作為試驗(yàn)因素。成型工藝參數(shù)的組合不同，制品的翹曲率也略有不同，為了確定最優(yōu)的成型參數(shù)組合，降低制品的翹曲程度，設(shè)計(jì)L16(45)正交試驗(yàn)，選取熔體溫度、模具溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間和保壓壓力等五個(gè)工藝參數(shù)作為分析變量，在材料推薦參數(shù)范圍內(nèi)各選取4個(gè)水平，表3為L(zhǎng)16(45)正交試驗(yàn)水平設(shè)計(jì)。表4為L(zhǎng)16(45)正交試驗(yàn)結(jié)果。

表3 L16(45)正交試驗(yàn)水平設(shè)計(jì)

表4 L16(45)正交試驗(yàn)結(jié)果

續(xù)表4 L16(45)正交試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，極差排序?yàn)镽C>RE>RD>RA>RB，這五個(gè)因素的影響程度排序?yàn)椋鹤⑸鋾r(shí)間>保壓壓力>保壓時(shí)間>熔體溫度>模具溫度。

圖8為極差分析數(shù)據(jù)折線圖，從圖中可以直觀地看出每一種工藝參數(shù)對(duì)翹曲變形的影響情況，從左向右依次是熔體溫度、模具溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間、保壓壓力。從圖8中可以看出：

圖8 信噪比極差分析結(jié)果

(1)隨著熔體溫度的上升，萬(wàn)用表外殼的翹曲變形量隨之增大，原因是塑料熔體在冷卻過程中，因?yàn)闊崾湛s、結(jié)晶收縮和取向收縮等因素影響，會(huì)使塑件的最終翹曲變形量隨熔體溫度升高而增大，其中也會(huì)受保壓壓力大小的影響；

(2)隨著模具表面溫度的增大，萬(wàn)用表外殼的翹曲變形量隨著減小，原因是模具溫度升高，塑料熔體可以平穩(wěn)充滿型腔，塑件的冷卻速度也會(huì)隨著降低，使不同區(qū)域之間的溫差縮小，進(jìn)而降低翹曲變形量，但是過高的模具溫度會(huì)影響生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)效率；

(3)隨著注射時(shí)間的增加，萬(wàn)用表外殼的翹曲變形量先增大后減小，原因是若注射時(shí)間短，則注射速率就會(huì)偏大，將造成型腔內(nèi)的壓力過大，產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，造成翹曲變形較大，但是若注射時(shí)間過長(zhǎng)，則注射速率就會(huì)較慢低，塑料熔體進(jìn)入型腔較困難，最終的翹曲變形量變大；

(4)隨著保壓時(shí)間的增加，萬(wàn)用表外殼翹曲變形量先減小而后基本保持不變，若保壓時(shí)間設(shè)置過短，則翹曲變形量偏大，應(yīng)合理設(shè)置保壓時(shí)間，過長(zhǎng)的保壓時(shí)間，反而會(huì)使內(nèi)應(yīng)力過大影響脫模，同時(shí)也增加了成型周期；

(5)隨著保壓壓力的增加，萬(wàn)用表外殼的翹曲變形量先減小后保持不變而后減小，說明合理的設(shè)置保壓壓力會(huì)使塑件的尺寸與模具型腔尺寸更接近一致，同時(shí)翹曲變形量較小，但是也不能一味地追求偏高的保壓壓力，會(huì)導(dǎo)致脫模困難和增加設(shè)備與模具的負(fù)擔(dān)。

綜上所述，翹曲變形量在熔體溫度為A4、模具溫度為B2、注射時(shí)間為C4、保壓時(shí)間為D3、保壓壓力為E4時(shí)最小。所以最優(yōu)參數(shù)組合為A4B2C4D3E4 ，即熔體溫度245 °C、模具溫度50 °C、注射時(shí)間4 s、保壓時(shí)間12 s以及保壓壓力90 Mpa。利用Moldflow軟件基于最優(yōu)參數(shù)組合A4B2C4D3E4 進(jìn)行注塑成型模擬，圖9為優(yōu)化后翹曲變形量。

圖9 優(yōu)化后翹曲變形量

從圖9可以看出，優(yōu)化后萬(wàn)用表外殼翹曲變形量為0.498 9 mm，A4B2C4D3E4組合模擬出的翹曲變形量比未優(yōu)化之前降低了28.95%，翹曲變形量分布更均勻，這表明了經(jīng)過正交試驗(yàn)優(yōu)化后的成型工藝組合確實(shí)能夠減少塑料制品的翹曲變形程度，可應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)。

五、實(shí)物驗(yàn)證

基于以上仿真最優(yōu)成型工藝參數(shù)進(jìn)行試模生產(chǎn)，因?yàn)榄h(huán)境和成型設(shè)備等諸多實(shí)際生產(chǎn)因素的影響，實(shí)際成型的萬(wàn)用表外殼與模擬分析結(jié)果存在些許差異，圖10為基于最優(yōu)成型工藝參數(shù)生產(chǎn)的萬(wàn)用表外殼實(shí)物，觀察試模樣品可以看出，萬(wàn)用表外觀質(zhì)量良好，無(wú)變形和飛邊缺陷，四個(gè)邊角的翹曲變形量與模擬仿真結(jié)果基本相同，無(wú)明顯翹曲變形缺陷，尺寸誤差在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，滿足質(zhì)量要求，可指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

圖10 萬(wàn)用表外殼試模樣品

六、結(jié)論

翹曲變形是影響塑件質(zhì)量的關(guān)鍵因素，目前，隨著社會(huì)發(fā)展需要，對(duì)塑件制品的質(zhì)量要求越來越高，逐步向著精細(xì)化、功能化發(fā)展，所以研究如何降低塑料制件翹曲變形程度具有重要意義。本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)室常用的萬(wàn)用表作為研究對(duì)象，運(yùn)用Moldflow軟件研究其注塑成型過程的翹曲變形量，分析影響產(chǎn)品翹曲變形的主要因素。同時(shí)利用正交試驗(yàn)方法，得到了在推薦范圍內(nèi)的最佳成型工藝參數(shù)組合，即熔體溫度245 °C、模具溫度50 °C、注射時(shí)間4 s、保壓時(shí)間12 s以及保壓壓力90 Mpa。根據(jù)最佳工藝成型參數(shù)進(jìn)行模擬驗(yàn)證，得到萬(wàn)用表外殼的翹曲變形量為0.498 9 mm，與優(yōu)化前相比降低28.95%，最后將最佳的成型工藝參數(shù)用于實(shí)踐生產(chǎn)，可以得到較好外觀質(zhì)量的萬(wàn)用表外殼，成型質(zhì)量也得到很大改善，翹曲變形結(jié)果與Moldflow模擬結(jié)果相吻合。不僅驗(yàn)證了Moldflow數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，而且對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)加工具有指導(dǎo)意義。