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，王韜等學者以塑件爲例，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。劉紅以車燈燈罩爲例，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爲優化目標，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

爲汽車儀表盤右下護板，材料爲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，網格邊長爲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爲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爲“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爲試驗指標，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

選取模具溫度、熔體溫度、注射速率、保壓壓力和保壓時間爲試驗設計變量，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爲RD>RA>RC>RE>RB，即保壓壓力影響最明顯，其次分別是模具溫度、注射速率和保壓時間，熔體溫度影響最小。製品最佳成型工藝參數優化組合爲A3B1C4D4E3，即模具溫度50℃，熔體溫度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爲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，其次是模具溫度和注射速率，熔體溫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。