响应面法优化鼠标面盖注塑成型工艺的应用

采用响应面法(RSM)和注塑成型有限元模拟分析技术相结合的方法,解决鼠标面盖翘曲变形控制注塑成型工艺优化问题。以熔体温度、模具温度、注塑时间、保压压力为注塑工艺参数试验变量,翘曲变形值为响应优化目标,完成了基于中心复合设计(CCD)的试验规划,构建了工艺参数试验变量与响应优化目标之间的响应面模型,完成了响应面模型的分析与评价,运用Design-Expert软件优化求解得到了翘曲控制注塑成型工艺优化方案,并通过模拟试验和试模注塑验证了模型的准确性,优化后的工艺方案有效的降低了产品翘曲变形值,提高了产品质量,表明了响应面法在鼠标面盖成型工艺优化应用中的可行性和有效性。     

基于响应面模型和遗传算法的注塑工艺多目标优化

结合Taguchi试验设计,利用注塑成型计算机辅助工程（CAE）模拟软件Moldflow对不同工艺参数下的注射成型进行模拟分析,对成型塑件体积收缩率、翘曲变形及缩痕指数3个目标进行综合评判;建立综合评分与工艺参数关系的代理模型——响应面模型,然后结合遗传算法进行全局多目标优化寻优,获得最优工艺组合,并进行模拟验证。结果表明,建立的响应面模型是可靠的,利用响应面模型进行注塑工艺多目标优化是一种有效的方法。     

基于二阶响应面模型车灯灯体注塑工艺优化

以车灯灯体注塑为例,采用计算机辅助工程(CAE)分析和正交试验研究了工艺参数对翘曲变形的影响规律,确定了保压压力和熔体温度是影响灯体注塑质量的关键因素。采用响应面法建立了翘曲变形和顶出时体积收缩与注射压力和熔体温度的二阶相应面模型,获得了优化的工艺参数和优化结果,且通过模拟试验验证了模型的正确性。     

基于响应面法的汽车接插件注塑工艺优化

以汽车接插件注塑成型为研究对象,采用响应面法进行试验设计。同时结合Moldfl ow注塑模拟软件,以模具温度、熔体温度和保压时间为响应面影响因素,塑件的翘曲变形值为响应目标,完成了基于Box-Behnken的试验规划,构建了响应面影响因素与响应优化目标之间的响应面模型。根据响应曲面分析得到最优注塑工艺参数组合,采取反变形补偿法进行了模具设计,进而达到设计要求。     

基于二阶响应面模型的基因检测仪侧盖注塑工艺优化

以基因检测仪侧盖注射成型工艺为研究对象,应用Moldflow软件分析,采用正交试验法确定影响塑件装配精度的关键因素为熔体温度和保压压力。综合考虑塑件翘曲变形和体积收缩率,建立二阶响应面模型,获得了优化的注塑工艺参数,通过模拟试验验证了模型的准确性。将最优工艺参数应用到实际生产中,获得了符合设计要求的合格产品。     

基于响应面模型的仪器外壳注塑成型工艺混合优化

以某仪器外壳注塑件为研究对象,选取熔体温度、模具温度、注塑时间、保压压力等工艺参数为设计变量,以翘曲变形值和体积收缩率为优化目标,通过响应面法实验设计和注塑成型有限元分析获得实验样本,采用Design-Expert软件建立设计变量与优化目标之间的响应面模型,分析计算后预测出优化结果,通过仿真模拟实验及试模注塑验证了预测结果的正确性。结果表明该方法可以有效实现注塑成型工艺优化,为企业产品同类成型问题的解决提供了借鉴和参考。     

基于响应面模型的导光板注塑成型工艺优化

以背光模组中导光板注塑成型为研究对象,采用响应面(RSM)实验设计方法,分析注塑成型工艺参数对导光板质量的影响规律以及不同成型工艺参数对质量指标的权重比。引入响应面法,结合方差分析建立导光板品质预测模型,并经生产试验验证该模型所得最优工艺参数的准确性,以指导实际生产。     

基于响应面法的注塑件残余应力优化

考虑模具温度、熔体温度、保压压力和保压时间等4个注塑工艺参数,利用响应面法进行实验设计,通过Moldflow注塑模拟软件对所设计的实验进行有限元分析,得到注塑工艺参数对制品残余应力值的影响.结果发现4个工艺参数中,熔体温度和保压压力对注塑制品残余应力值的影响极为显著,而模具温度和保压时间对制品残余应力值的影响则不显著.文章的研究结果为注塑工艺参数的调整、选取和优化,为获得残余应力值最小的优质塑料制品提供了方法和思路.     

基于代理模型和遗传算法的顺序注塑成型工艺优化

提出了一种综合考虑常规注塑工艺参数与时序阀浇口参数,并集成响应面代理模型和遗传算法的优化策略,对顺序注塑成型工艺参数优化进行了研究。该策略以改善SIM制品综合品质为目标,基于中心复合试验和数值模拟结果,利用响应面代理模型构建SIM制品综合品质指标与工艺变量间的关系模型;采用遗传算法对模型进行优化以获取最优解。结果表明:基于时序阀控制的顺序注塑成型技术能有效地消除成形零件的熔接痕缺陷,构建的响应面代理模型能有效地描述SIM工艺变量对品质的影响关系。最后,对遗传算法得出的最优解进行模模拟分析验证,验证所提出优化策略的有效性。     

基于P1/PO四面体宏元的三维注塑充填速度场压力场有限元数值模拟

计算效率和解的稳定性是影响三维注塑充填有限元数值模拟的关键因素.针对黏性不可压缩聚合物熔体三维充填过程的速度场和压力场,以提高计算机求解速度为出发点,分析了采用P1/P0四面体单元(速度线性,压力常数)得到的有限元方程的解不收敛的原因,提出一种采用P1/P0四面体宏元离散空间域的求解方案,从而降低了求解的自由度数量,提高了计算速度.通过模拟"圆管中定黏度流体的稳态流动"考察了该求解方案的模拟精度,通过模拟"圆管中定黏度流体的瞬态充填"比较了采用P1/P0四面体宏元和P2/P1四面体单元(二次速度,线性压力)的计算时间.最终将该方案应用到三维注塑充填的数值模拟中.     

A Dual Domain Method for 3-D Flow Simulation

Abstract

Conventional 2.5-D analysis technology, which adopts the “midplane model” was successful in predicting filling behavior for most plastic parts, especially for thin shell parts. The main drawback of this model is that it requires regenerating the midplane model rather than directly using the solid model information from computer-aided design (CAD). This study assumes the melt flow along the dual surfaces of plastic parts and regards the dual surface as the datum plane instead of the conventional midplane. The surfaces of the solid parts are meshed into triangle elements, with the nodes paired along the thickness direction. The imaginary hot runner elements in the thickness direction are added to the mesh model to connect each pair of nodes. This permits the conventional 2.5-D analysis technology to be applied in the whole-part domain without any special measures. Numerical examples are given to demonstrate the validity of the proposed algorithm for the flow simulation with the solid model in injection molding.     

注射成型过程中非牛顿塑料熔体的粘度模型

本文在探讨塑料熔体粘度模型基础上,重点讨论了一种适用范围更广的Cross粘度模型,并根据塑料熔体在注射成型过程的流动特点,采用Arrhenius方程建立了适用于注射充填过程的五参数Cross粘度模型和利用WLF方程建立起适用于注射保压过程的七参数Cross粘度模型。具体讨论模型的特征和适用范围,为注射模设计和成型模拟提供了理论依据。     

3D Flow Simulation for Viscous Nonisothermal Incompressible Fluid in Injection Molding

ABSTRACT

The major drawbacks of the Hele-Shaw approximation, commonly used today as a means of simplifying the simulation of the injection molding process, are the inherent loss of the ability to predict important physical phenomena and the ambiguity involved in the definition of a midplane. With the objective of eliminating many of these problems, a fully three-dimensional mold filling simulation program has been developed. The governing Equations are in terms of Navier-Stokes problems for the viscous, incompressible, nonisothermal, and non-Newtonian fluid. To avoid the simultaneous determination of the coupled velocity and pressure, this article introduces an iterative method that at any given time step solves the components independently. This method reduces memory needs in simulation and enhances the stability of numerical scheme. In addition, this article also presents a mixed implicit and “up-wind” scheme to discrete the energy equation. It can overcome the spatial oscillations of temperature in numerical simulation. Good agreements with both analytic solution and the actual processes are found in the current investigation. This method can successfully predict the flow features in injection molding.     

共注成型充模流动数值模拟研究

在共注成型多相分层流动充模成型的机理研究基础上,通过采用通用的Hele-Shaw模型和流体积技术,推导出用于描述共注成型多相分层流动充模过程的理论模型,并提出了一种稳定有效的求解理论模型的数值方法。该数值方法通过使用不连续Galerkin法、上风（upwine)法等稳定性技术来解决数值解的不稳定性问题和数值发散问题,实例数值模拟结果与实验结果基本吻合。     

注塑模CAE用实体模型的表面网格模型生成方法

为了实现注塑模CAE软件与商用CAD软件之间的数据交换，给出了基于STL文件的三维实体模型的表面有限元网格划分方法。该算法利用STL文件传递薄壁注塑件的实体模型信息，在对该模型的表面区域进行合并的基础上，重新进行网格划分，可生成质量较好的表面三角形网格，从而得到满足成型模拟需要的有限元网格模型。     

注塑机注射速度的模型预测控制及其仿真

注塑过程具有随机性、非线性以及时变性等特点,常规比例积分微分控制方法很难使注射速度控制达到理想的效果,为此提出了一种基于模型预测的注射速度控制方法。首先介绍了注塑机注塑工作原理,分析了注射速度控制系统,并通过模型预测算法得到当前采样时刻控制量以及下一时刻的控制量。仿真结果表明,基于模型预测的注射速度控制能够很好地跟踪快速变化的速度设定曲线,拥有较好的稳定性和抗干扰性。     

Computer simulation of the filling process in gas‐assisted injection molding based on gas‐penetration modeling

Gas‐assisted injection molding can effectively produce parts free of sink marks in thick sections and free of warpage in long plates. This article concerns the numerical simulation of melt flow and gas penetration during the filling stage in gas‐assisted injection molding. By taking the influence of gas penetration on the melt flow as boundary conditions of the melt‐filling region, a hybrid finite‐element/finite‐difference method similar to conventional‐injection molding simulation was used in the gas‐assisted injection molding‐filling simulation. For gas penetration within the gas channel, an analytical formulation of the gas‐penetration thickness ratio was deduced based on the matching asymptotic expansion method. Finally, an experiment was employed to verify this proposed simulation scheme and gas‐penetration model, by comparing the results of the experiment with the simulation. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 90: 2377–2384, 2003     

基于计算机仿真的注塑成型工艺优化研究

为了优化注塑成型工艺,研究了注塑成型的数学模型,以及产生翘曲形变的原因,在此基础上利用Moldflow软件对薄壁件塑料注塑成型过程中的宽浇口平板进行了仿真实验,并采用了无定型塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物+聚碳酸酯(ABS+PC)对其进行注射、保压、冷却等流程模拟,选定了保压压力、熔体温度、冷却时间、模具温度、注射时间、保压时间等主要工艺参数,并通过方差比较的方法对这些工艺参数进行了评价,最终确定了注塑成型的优化方案。通过实验得出了ABS+PC的最优工艺参数组合,有效降低薄壳制件的翘曲量并优化了其制品性能。     

厚壁制件的注射成型工艺探讨

通过对厚壁制件常规成型的缺陷分析，建立一个厚壁制作成型的理论模型，再导出厚壁制件的注射成型工艺。     

水辅助共注射成型充填过程的数值模拟研究

基于黏度幂率模型,建立了水辅共注成型充填流动过程的瞬态、纯薪性、非等温的理论模型,并采用有限体积法对水辅共注成型过程进行数值模拟。研究了内外层注射量、内外层熔体流变指数比、注水温度、注水速度、注水延迟时间、内层熔体温度和模壁温度等因素对充填过程的影响规律,并根据流变学理论阐述了其影响机理。