气辅成型工艺参数正交精准设计优化

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.011

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (7): 62-67.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.07.011

气辅成型工艺参数正交精准设计优化

任清海¹^,²(), 孙祖东¹, 耿铁²()

^1.安阳职业技术学院机电工程学院，河南安阳 455000
^2.河南工业大学机电工程学院，郑州 450007

收稿日期:2023-04-21 出版日期:2024-07-26 发布日期:2024-07-24
通讯作者: 耿铁（1968—），男，教授，工学博士，主要从事材料成型过程的数值模拟和工艺优化研究，tiegeng2000@163.com
E-mail:renqinghai2010@163.com;tiegeng2000@163.com
作者简介:任清海(1976—)，男，副教授，工学硕士，主要从事塑料及玻璃成型过程数值模拟及结果数据可视化研究，renqinghai2010@163.com
基金资助:
河南省高等学校重点科研项目(23B460021);国家自然科学基金(51375143)

Orthogonal precision design optimization of gas⁃assisted molding process parameters

REN Qinghai¹^,²(), SUN Zudong¹, GENG Tie²()

^1.Anyang Vocational and Technical College，Anyang 455000，China
^2.Henan University of Technology，Zhengzhou 450007，China

Received:2023-04-21 Online:2024-07-26 Published:2024-07-24
Contact: GENG Tie E-mail:renqinghai2010@163.com;tiegeng2000@163.com

摘要/Abstract

摘要：

“双碳”目标下，气辅成型技术为塑料成型实现降低碳排放提供了有效途径。为精准规划气辅成型参数，提升气辅成型质量和效率，有效降低碳排放，采用三维数值模拟和成型实验，研究参数交互作用下气辅成型工艺正交优化。结果表明，参数交互作用对气体穿透长度影响小，而对气指缺陷的影响显著。极差分析的基础上，获得了优选参数组：熔体温度240 ℃，注气压力3 MPa，延迟时间4 s，模具温度40 ℃。经数值模拟和成型实验验证，优选参数组下得到气辅塑件的气体穿透长度及气指指标优良，可用于气辅成型实际生产。

关键词: 双碳, 气辅成型, 正交试验, 精准设计, 优化

Abstract:

Based on the dual⁃carbon goal， the gas⁃assisted molding technology can provide an effective way for plastic molding to reduce carbon emissions. To design the gas⁃assisted molding parameters accurately， improve the gas⁃assisted molding quality and efficiency， and reduce carbon emissions effectively， the orthogonal optimization with a parameter interaction was studied through 3D numerical simulation and experiments. The results indicated that the parameter interaction had little effect on the gas penetration length but a significant effect on the gas finger defect. Based on the range analysis， the optimized parameter group was obtained at a polymer temperature of 240 ℃， a gas injection pressure of 3 MPa， a delay time of 4 s， and a mold temperature of 40 ℃. The numerical simulation and experiments indicated that the gas penetration length and gas finger under the optimized parameter group were excellent， which could be used in the actual gas⁃assisted molding production.

Key words: dual carbon, gas?assisted injection molding, orthogonal test, precision design, optimization

中图分类号:

任清海, 孙祖东, 耿铁. 气辅成型工艺参数正交精准设计优化[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 62-67.

REN Qinghai, SUN Zudong, GENG Tie. Orthogonal precision design optimization of gas⁃assisted molding process parameters[J]. China Plastics, 2024, 38(7): 62-67.

图/表 12

参考文献 15

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因素水平	熔体温度（A）/℃	注气压力（B）/MPa	延迟时间（C）/s	模具温度（D）/℃
1	220	3	0.5	40
2	240	20	4	60

因素水平	熔体温度（A）/℃	注气压力（B）/MPa	延迟时间（C）/s	模具温度（D）/℃
1	220	3	0.5	40
2	240	20	4	60

试验号	A	B	A×B	C	A×C	B×C		D	A×D	B×D		C×D				气体穿透长度/mm	最大气指幅度/mm
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	168.93	3.5
2	1	1	1	1	1	1	1	2	2	2	2	2	2	2	2	158.77	2.38
3	1	1	1	2	2	2	2	1	1	1	1	2	2	2	2	187.25	3.81
4	1	1	1	2	2	2	2	2	2	2	2	1	1	1	1	172.74	2.44
5	1	2	2	1	1	2	2	1	1	2	2	1	1	2	2	157.6	3.72
6	1	2	2	1	1	2	2	2	2	1	1	2	2	1	1	158.17	3.3
7	1	2	2	2	2	1	1	1	1	2	2	2	2	1	1	180.42	3.25
8	1	2	2	2	2	1	1	2	2	1	1	1	1	2	2	167.49	3.23
9	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2	168.23	6.31
10	2	1	2	1	2	1	2	2	1	2	1	2	1	2	1	162.07	4.97
11	2	1	2	2	1	2	1	1	2	1	2	2	1	2	1	186.98	3
12	2	1	2	2	1	2	1	2	1	2	1	1	2	1	2	178.3	4.26
13	2	2	1	1	2	2	1	1	2	2	1	1	2	2	1	161.52	4.9
14	2	2	1	1	2	2	1	2	1	1	2	2	1	1	2	158.38	3.87
15	2	2	1	2	1	1	2	1	2	2	1	2	1	1	2	176.88	4.78
16	2	2	1	2	1	1	2	2	1	1	2	1	2	2	1	162.23	3.42

试验号	A	B	A×B	C	A×C	B×C		D	A×D	B×D		C×D				气体穿透长度/mm	最大气指幅度/mm
1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	168.93	3.5
2	1	1	1	1	1	1	1	2	2	2	2	2	2	2	2	158.77	2.38
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10	2	1	2	1	2	1	2	2	1	2	1	2	1	2	1	162.07	4.97
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13	2	2	1	1	2	2	1	1	2	2	1	1	2	2	1	161.52	4.9
14	2	2	1	1	2	2	1	2	1	1	2	2	1	1	2	158.38	3.87
15	2	2	1	2	1	1	2	1	2	2	1	2	1	1	2	176.88	4.78
16	2	2	1	2	1	1	2	2	1	1	2	1	2	2	1	162.23	3.42

因素	A	B	A×B	C	A×C	B×C	D	A×D	B×D	C×D
L₁	168.92	172.53	168.34	161.71	168.11	168.13	173.1	169.4	169.33	167.13
L₂	168.95	165.34	169.53	176.16	169.76	169.74	164.77	168.47	168.54	170.74
R	0.03	7.19	1.19	14.45	1.65	1.61	8.33	0.93	0.79	3.61

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因素	A	B	A× B	C	A× C	B× C	D	A×D	B×D	C×D
L₁	3.2	3.83	3.64	4.12	3.55	3.98	4.16	3.85	3.81	3.97
L₂	4.44	3.81	4	3.52	4.1	3.66	3.48	3.79	3.84	3.67
R	1.24	0.02	0.36	0.6	0.55	0.32	0.68	0.06	0.03	0.3

编号	参数	数值
1	氮气气源压力	28~35 MPa
2	氮气气源报警压力	上限36 MPa、下限25 MPa
3	压力控制级数	1~6级
4	控制压力	0~34.45 MPa
5	升降压斜率	0.689~68.2 MPa/s
6	设定控制时间	0~99.99 s
7	响应时间	≤0.5
8	压力重复控制误差	≤±3 %

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