降低汽車儀表盤右下護板表面殘留應力的最佳化論文
1引言
變形、開裂等是影響塑膠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，採用正交最佳化試驗法，結合Moldflow軟體最佳化注射工藝引數，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分析軟體最佳化注射工藝引數，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。現運用正交最佳化試驗法，同時結合Moldflow軟體，以製品表面的殘餘應力值為最佳化目標，最佳化成型工藝引數，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試驗設計例項
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，將製品模型匯入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。製品注射成型分析型別設為“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正交最佳化試驗
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試驗設計變數
選取模具溫度、熔體溫度、注射速率、保壓壓力和保壓時間為試驗設計變數，分別用字母A、B、C、D、E 表示，且不考慮各變數之間相互作用對試驗指標的影響，每個變數均勻地選取4個水平。
3.3試驗設計方案
根據試驗變數和水平數目的選取，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引數組合。透過對試驗指標進行極差分析，可知各變數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。製品最佳成型工藝引數最佳化組合為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引數組合A3B1C4D4E3，，需要對最佳化後的工藝引數組合進行數值模擬驗證。透過Moldflow軟體數值模擬，得到最佳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)根據正交最佳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)運用正交最佳化設計試驗並結合Moldflow軟體，獲取最優工藝引數組合，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膠製品的成型方法中。