手机外壳注塑成型浇注系统及工艺参数的优化研究

摘要

注塑成型是塑料成型的主要工艺方法。在实际生产中，由于注塑成型工艺参数直接决定了熔料在相应模具型腔内的流动、充模以及冷却状态，对注塑件的生产周期、成型质量和注塑成本等主要技术指标都有很大的影响，因此，可以通过改变成型工艺参数来改善注塑件的最终质量。但由于在产品注塑成型的过程中，各种工艺参数会相互作用且随时间变化，最终导致各个参数对注塑件的最终质量都有不同程度的影响，造成注塑成型成为高度非线性、时变性且具有多参数作用的复杂过程。因此，采用优化注塑成型工艺参数，对于提高注塑件的最终质量和降低注塑成本具有非常重要的现实意义。
　　本文以一款老年塑料手机外壳作为研究对象，通过对其浇注系统进行优化，以缩痕指数和翘曲变形量作为优化指标，采用Taguchi方法、极差分析、方差分析和综合平衡法，结合Moldflow仿真实验对其注塑成型工艺参数进行优化，达到提高产品的成型质量的目的。
　　首先，运用相关软件建立手机外壳的CAE数值分析模型，主要包括网格的划分与修复、成型材料的选择、利用向导创建浇注系统和冷却系统等，并采用Moldflow软件默认的参数对CAE模型进行数值模拟，分析模拟结果后提出需要对浇注系统进行优化的结论。
　　其次，对手机外壳的浇注系统提出两种改进方案，通过对不同方案模拟结果的比较分析，确定最终的CAE分析模型。运用成型窗口分析得到可行的成型工艺参数范围以及Moldflow软件推荐的注塑成型工艺参数，并对其进行数值模拟，从而验证建立CAE模型的可行性。
　　再次，根据正交试验设计安排的试验方案，在Moldflow软件中模拟手机塑料外壳注塑成型时产生的缩痕指数和翘曲变形量，通过对试验结果进行极差分析和方差分析得到各个试验因子对单质量指标影响的主次、显著性程度以及单质量指标的最佳工艺参数组合。
　　最后，利用综合平衡法得到四组可能的全局最优工艺参数组合，通过仿真试验确定最终的最优工艺参数组合，此组合下手机外壳的缩痕指数和翘曲变形量都最小，分别为0.8197％和0.2062mm，优化效果显著。运用所得的全局最优工艺参数对手机外壳进行注塑成型试验，所得产品完全达到质量要求，验证了CAE模拟结果的可靠性。
　　本研究表明，通过结合模流分析软件Moldflow、Taguchi方法、数据处理方法以及综合平衡法对注塑件的工艺参数进行优化的研究方法是可行且有效的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 注塑成型研究现状

1．2．1 注塑成型工艺参数优化的研究现状

1．2．2 注塑成型工艺参数优化的研究方法

1．3 选题的依据及意义

1．4 课题的主要研究内容和方法

2 注塑成型基础

2．1 注塑成型机简介

2．2 注塑成型的工艺参数

2．2．1 时间参数

2．2．2 温度参数

2．2．3 压力参数

2．3 注塑成型常见缺陷分析

2．4 本章小结

3 手机外壳注塑成型的数值模拟

3．1 CAE分析工具

3．1．1 Moldflow简介

3．1．2 Moldflow组成部分

3．1．3 Moldflow分析流程

3．2 手机外壳CAE模型的建立

3．2．1 手机外壳实体模型的导入

3．2．2 手机外壳网格的划分与修复

3．2．3 手机外壳成型材料的选择

3．2．4 手机外壳浇注系统的建立

3．2．5 手机外壳冷却系统的建立

3．3 手机外壳注塑成型的数值模拟与结果分析

3．3．1 数值模拟工艺设置

3．3．2 模拟结果分析

3．4 本章小结

4 手机外壳浇注系统的优化设计

4．1 手机外壳浇注系统改进方案

4．2 两种浇注系统方案模拟结果分析

4．3 成型窗口分析

4．4 成型窗口分析推荐的工艺参数的数值模拟

4．5 本章小结

5 基于正交试验设计的手机外壳工艺参数优化

5．1 正交试验简介

5．2 手机外壳注塑成型的正交试验设计

5．3 手机外壳的注塑成型试验

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢