降低汽車儀表盤右下護板表面殘留應力的優化論文
1引言
變形、開裂等是影響塑料製品表面質量較常見的缺陷,產生原因與製品表面的殘留應力有直接的關係,王韜等學者以塑件為例,採用正交優化試驗法,結合Moldflow軟件優化注射工藝參數,以降低製品表面的殘留應力。劉紅以車燈燈罩為例,採用Moldflow和ANSYS分析軟件優化注射工藝參數,降低了製品表面的殘留應力,在此基礎上進一步模擬製品去應力退火過程,製品表面殘留應力也得到了進一步降低。
汽車儀表盤右下護板表面面積大,結構複雜,在注射成型過程中製品表面的殘留應力較大,製品表面容易變形、開裂,影響製品質量。現運用正交優化試驗法,同時結合Moldflow軟件,以製品表面的殘餘應力值為優化目標,優化成型工藝參數,以降低製品表面殘留應力,最後對試驗數值模擬分析結果進行試模驗證。
2試驗設計實例
2.1試驗模型
為汽車儀表盤右下護板,材料為PP,外形尺寸約598 mm×375 mm×155 mm,將製品模型導入Moldflow中,採用fusion雙層面型劃分網格,網格邊長為3 mm,網格厚度均勻,對網格質量進行修改,網格最終匹配百分比為88.6%,符合製品注射成型分析要求。製品注射成型分析類型設為“流動+冷卻+翹曲”分析。根據製品結構,並結合企業生實際經驗,設計熱流道澆注系統和冷卻系統。
3正交優化試驗
3.1試驗設計指標
試驗選取製品表面的殘留應力值為試驗指標,具體殘留應力值參考第一主方向上的型腔內殘留應力。
3.2試驗設計變量
選取模具温度、熔體温度、注射速率、保壓壓力和保壓時間為試驗設計變量,分別用字母A、B、C、D、E 表示,且不考慮各變量之間相互作用對試驗指標的影響,每個變量均勻地選取4個水平。
3.3試驗設計方案
根據試驗變量和水平數目的選取,採用5因子4水平試驗方案,選用 L16(45)正交表進行試驗設計。
3.4試驗結果極差分析
對正交試驗結果進行極差分析,以獲取各因子對試驗指標的影響順序。殘留應力值的極差分析結果,由水平變化趨勢可知各因子和水平對指標的`影響程度,並獲取最佳的成型工藝參數組合。通過對試驗指標進行極差分析,可知各變量對製品表面的殘留應力值影響的先後順序分別為RD>RA>RC>RE>RB,即保壓壓力影響最明顯,其次分別是模具温度、注射速率和保壓時間,熔體温度影響最小。製品最佳成型工藝參數優化組合為A3B1C4D4E3,即模具温度50℃,熔體温度220℃,注射速率65cm3/s,保壓壓力90MPa,保壓時間30s。
3.5數值模擬結果驗證
由於正交試驗表中沒有最佳成型工藝參數組合A3B1C4D4E3,,需要對優化後的工藝參數組合進行數值模擬驗證。通過Moldflow軟件數值模擬,得到優化後的製品表面殘留應力值,製品表面的殘留應力值為46.28 MPa,該值與正交試驗表中的殘留應力值相比明顯減少,符合製品質量要求。
4試驗結果分析
根據製品結構。經試模,製品表面無裂痕,符合製品質量要求。
5結束語
(1)根據正交優化試驗設計分析結果,保壓力對殘留應力值影響最大,其次是模具温度和注射速率,熔體温度和保壓時間影響相對較小。
(2)運用正交優化設計試驗並結合Moldflow軟件,獲取最優工藝參數組合,能有效降低製品表面的殘留應力,消除製品表面開裂等缺陷,進而改善製品表面質量。該方法可進一步推廣到其他塑料製品的成型方法中。
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