注塑成型工艺数值模拟实验.docx

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注塑成型工艺数值模拟实验

北方民族大学材料科学与工程学开放

性选修实验报告（综合设计型）

题目：

注塑成型工艺数值模拟实验

姓名：

林星光

学号：

指导教师：

　　王睿鹏　　

起止日期：

成绩：

教师签名：

北方民族大学材料学院

填表日期：

2013　　年　12　月　30　日

一．实验目的及意义

1.注塑成型工艺数值模拟实验的目的

（1）通过注塑成型工艺参数的数值模拟实验,培样学生的计算机设计与分析能力。

（2）了解塑料模具结构设计的方法，以及热流道、冷流道的设计。

（3）了解塑料制品的常见注塑缺陷及改善措施。

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse

（4）训练学生试验设计及数据处理的能力。

2.注塑成型工艺数值模拟试验的意义

（1）了解塑料模具结构设计的方法，以及热流道、冷流道的设计。

（2）了解塑料制品的常见注塑缺陷及改善措施。

（3）熟练掌握Solidworks等三维设计软件的建模功能。

（4）熟练掌握Moldflow模流分析软件的注塑成型工艺分析功能。

（5）能够用正交试验设计的方法进行试验方案设计，并可以对试验数据进行分析处理。

二．实验原理及方法

塑料注射成型在塑料加工行业中占有十分重要的地位，是最有效的塑料加工方法之一。

翘曲是注塑件注塑成型常见的缺陷，它破坏塑件的模塑形体，严重的会引起塑件开裂。

塑件翘曲的主要原因之一是不均匀收缩，而不均匀收缩多为材料、工艺条件、机器的变化所致。

如何提高注塑件质量、优化注塑成型参数、降低翘曲值，一直是研究者关注的热点。

近年来，研究者将多种优化方法组合运用，提高了注塑成型优化的效率。

笔者以某电子产品壳体为例，基于正交实验设计，利用Moldflow软件对注塑件注塑成型进行数值模拟，分析影响注塑件翘曲变形的工艺因素，进行翘曲变形回归分析,提

出优化成型工艺参数的方法，为注塑件注塑成型质量控制提供指导依据。

1.实验的主要内容

（1）用Solidworks软件建立塑件制品三维模型。

（2）转换产品模型的文件格式，将造型完毕的塑件制品三维模型导入MPI（MoldflowPlasticsInsight）中，对其进行网格划分并修复网格，为后续分析做准备。

（3）应用Moldflow软件模拟塑料熔体在模具型腔中的填充、冷却、翘曲过程；并对分析结果（填充时间、气穴、翘曲变形等）进行分析，为之后工艺参数的优化提供重要依据。

（4）选定质量控制目标（翘曲变形量最小、体积收缩率最小等），用正交试验法对影响质量目标的工艺参数进行优化组合，经过直接分析、极差分析和方差分析得出试验因素对质量目标的影响程度，以及最优的工艺参数组合，从而较好的控制成型质量目标。

2.实验流程

3.Moldflow基本流

它包括三个主要步骤：

建立模型——设定参数——分析结果。

其中建立模型和设定参数称为前处理，分析结果成为后处理。

3、实验步骤

1.分析模型

应用Solidworks软件建立了手机壳的三维模型。

用Moldflow／MPI软件对其进行模拟。

图3-1即为网格划分后的手机壳模型。

图3-1网格划分后的手机壳模型

2.工艺因子的选择

本试验所考察的试验因子为模具温度，熔料温度、注射时间、保压压力、保压时间和冷却时间，各因子分别取三个水平。

模具温度和熔料温度在Moldflow／MPI材料库推荐的范围内均匀选取，注射时间、保压压力、保压时间和冷却时间由流动、保压及冷却分析确定。

各因子水平如表3-2所示：

表3-2实验的因子和水平

3.正交试验结果及分析

手机外壳翘曲模拟的正交试验结果如表3-3所示：

表3-3模拟正交实验及结果

由信噪比计算得到的极差如表3-4所示。

表中水平1、2、3各行中的数据是在某因子第1、2、3水平下的质量指标的平均值。

某因子下三个平均值中最大与最小的差值为该因子的极差。

表3-4由信噪比计算得到的因子的极差

信噪比的极差图如图3-5所示。

从图中可以直观的看出在工艺参数组合A3B3C3D3E2F1

下，信噪比最大，负Z向翘曲量最小。

此时，模具温度103℃，熔料温度315℃，注射时间0.9秒，保压压力150MPa，保压时间10秒，冷却时间10秒。

图3-5因子的信噪比极差图

图3-6手机外壳翘曲模拟结果

图3-7最有参数组合下的翘曲结果

4、实验总结

介绍了MOLDFLOW的翘曲分析理论，然后针对手机外壳在试模过程中出现的翘曲问题，设计了一个六因素三水平的正交试验。

通过MOLDFLOW的模拟，从正交试验的结果得到了翘曲变形量最小的工艺参数组合，得出对翘曲变形影响最大的两个因素，即保压压力和熔料温度，而其余因素的影响很小，可以忽略不计。

（1）影响负Z向翘曲量最重要的因子是保压压力，其次是熔料温度，而模具温度、注射时间、保压时间和冷却时间的影响很小，几乎可以忽略。

（2）最优的成型工艺参数组合为A3B3C3D3E2F1，即选用模具温度103℃，熔料温度315℃，注射时间0.9秒，保压压力150MPa，保压时间10秒，冷却时间10秒。

仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。

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