基于正交实验的注塑成型工艺参数优化方法

基于正交试验的汽车手套箱盖成型工艺参数优化文章以某汽车仪表板手套箱盖为研究对象，利用Moldflow软件结合正交试验方法研究了不同成型工艺参数对手套箱翘曲变形量的影响规律。

研究结果表明，各参数对翘曲缺陷的影响程度的重要性依次为：保压时间>熔体温度>模具温度>注射时间；利用正交试验方法对汽车仪表板手套箱盖注塑成型工艺参数进行优化，研究表明汽车手套箱盖的注塑质量得到较大提高，翘曲变形量减小18.56%。

研究结果为汽车手套箱盖的注塑工艺参数提供了参考依据。

标签：注塑成型；汽车手套箱；参数优化；翘曲变形量1 概述塑料凭借便于成型且质轻、强度高等优点而被广泛使用。

传统的注塑工艺参数设置采用尝试法，极为依赖工程师的设计经验。

运用仿真分析，对仿真计算结果进行分析，可获得最优的工艺参数组合。

本文以某车型仪表板手套箱盖为研究对象，利用Moldflow软件结合正交试验方法探究最佳工艺参数。

2 正交试验的设计及结果分析选择某车型手套箱盖模型，其尺寸为369.0mm×272.7mm×14mm，主体壁厚为2.0mm，采用注塑成型工艺。

为减少模拟试验次数，采用正交试验设计方法，对手套箱模型进行模拟分析。

根据实际经验，选取影响注塑成型的4个因素，每个因素安3个水平。

具体因素和水平如表1所示。

根据表1的变量和水平，利用Minitab软件设计一个包含9个样本的正交试验表L9（113），根据正交表所规定的试方案，利用Moldflow软件对手套箱盖的注塑成型过程进行仿真模拟分析，提取出各工艺参数下的翘曲量数据结果。

通过分析田口设计得到各变量对翘曲量的主效应图，如图1所示。

由图1可知，在所有的影响因素中，对翘曲量影响最大的是保压时间，其次是熔体温度、注射时间和模具表面温度。

根据模拟实验结果选取的最优工艺参数组合为：熔体温度230℃，注射时间1.8s，保压时间12s，模具温度40℃。

3 CAE验证利用Moldflow软件对选取的工艺参数进行CAE分析验证，得到如圖2所示的翘曲量云图。

加工设备与应用CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2023， 40（6）： 48基于正交试验的翼子板成型工艺优化李 倩（河南工业贸易职业学院，河南 郑州 451191）摘 要： 基于正交试验设计了4因素4水平实验方案，以翘曲变形量为评价指标，研究了模具温度、注塑温度、保压时间和保压压力对汽车翼子板翘曲变形量的影响。

结果表明：基于均值和极差值的比较，对翘曲变形量的影响由大到小依次为注塑温度、保压压力、保压时间、模具温度。

最佳成型工艺组合为模具温度55 ℃，注塑温度230 ℃，保压时间15 s，保压压力95 MPa，此条件下获得的翼子板翘曲变形量为3.967 mm。

关键词： 翼子板 翘曲变形 正交试验 成型工艺 注塑温度中图分类号： TQ 320.7 文献标志码： B 文章编号： 1002-1396（2023）06-0048-03Optimization of molding process of fender based onorthogonal experiment methodLi Qian（Henan Industry and Trade V ocational College ，Zhengzhou 451191，China ）Abstract ： A four-factor and four-level experimental scheme was designed on the basis of orthogonal experiment，and the warpage value was used as the evaluation index to investigate the effects of four process conditions of mold temperature，injection temperature，holding time and holding pressure on the warpage value. The results show that the influence on the warpage value is in the order of injection temperature，holding pressure，holding time，mold temperature by comparing the mean value and the range value. The optimal molding process parameters are obtained as follows：mold temperature is 55 ℃，injection temperature is 230 ℃，holding time is 15 s and holding pressure is 95 MPa，based on which，the warpage value of fender is 3.967 mm.Keywords ： fender； warpage； orthogonal experiment； molding process； injection temperature收稿日期： 2023-05-27；修回日期： 2023-08-26。

基于Moldflow的薄壁注塑件的工艺参数优化刘晓红（九江职业技术学院，九江332000）摘要以充电器外壳为例采用Moldflow软件对各工艺参数进行注射成型过程的模拟。

运用信噪比分析分别研究各工艺参数对收缩、锁模力和翘曲变形的影响权重，得到最小目标值对应的最优工艺组合。

利用最优组合对应的工艺参数，模拟试验验证了正交试验的有效性。

利用正交试验对该薄壁注塑件进行了工艺参数优化的可靠性验证。

关键词注射成型参数优化正交试验Moldflow随着科学水平的不断提高，人们对于传统工业有了更高的要求，一些新的方法被引用到这些行业中，其中CAE技术是目前各行业的大体趋势。

传统工业中，塑料以其应用范围广、质量轻的优点迅速成为一大行业。

面对现代塑料注塑件的品种繁多、结构复杂、精度高和生产周期短的要求，传统工业中注塑模具依靠设计人员的经验进行模具设计、反复修模和试模是无法满足的［1］。

采用计算机技术可对塑料模具进行辅助设计，通过CAE技术模拟成型质量，预知注塑件可能存在的缺陷并提出优化方案。

实际生产中，经常会遇到薄壁类注塑件，这类注塑件的长径比大，降低了其可见成型性，在成型过程中，常会出现壁厚不均匀、短射、翘曲变形和熔接痕等缺陷，不能很好地满足要求［2－3］。

笔者采用Moldflow软件对薄壁注塑件的注射成型过程进行模拟分析，预测填充时间、收缩值、锁模力和翘曲变形的位置和大小，在正交试验的基础上采用信噪比和方差分析提出并验证优化方案。

1注塑件成型过程模拟1．1注塑件概况图1所示为某充电器塑料外壳的三维几何模型和有限元模型。

该注塑件属于薄壁件，其长为95 mm，宽为45mm，高为13mm，厚度为1mm。

有限元模型经手动修改后的网格匹配率达到91．8%（＞90%），确保了CAE分析的可靠性。

由于三维模具中给出了特定的浇注系统和冷却系统，且为一模两腔，所以在Moldflow中通过手动建立浇注系统和冷却系统，最终的分析模型如图2所示。

基于正交试验法的注塑件成型工艺参数优化设计引言注塑成型是一种常见的加工工艺，用于制造各种形状复杂的塑料制品。

在注塑件成型过程中，工艺参数的优化设计对于产品质量的提高和生产效率的提升具有至关重要的作用。

本文将介绍一种基于正交试验法的注塑件成型工艺参数优化设计方法。

正交试验法的概述正交试验法是一种在多因素影响下进行试验的方法，通过选择一组经过科学设计的试验方案，可以在尽量少的试验次数内获取最全面的试验数据。

该方法能够通过独立变量的选择、合理的试验方案和统计分析的方法，确定各个因素对结果的影响程度以及相互之间的关系。

正交试验法在注塑件成型工艺参数优化设计中的应用在注塑件成型过程中，有许多因素会影响最终产品的质量，如注塑温度、注射速度、保压时间等。

通过正交试验法，可以确定这些因素的最佳设置，以获得最佳的注塑件成型工艺参数。

步骤一：确定影响因素首先，我们需要确定影响注塑件成型的各个因素。

基于经验和相关文献，我们可以列出一些可能的影响因素，如注塑温度、注射速度、保压时间、模具温度等。

步骤二：选择试验水平在进行正交试验之前，我们需要确定每个因素的试验水平。

试验水平的选择应该满足设计要求并尽可能简化试验过程。

一般来说，我们可以选择每个因素的三个水平进行试验。

步骤三：设计试验方案基于已确定的因素和试验水平，我们可以使用正交试验表设计试验方案。

通过正交试验表的选择，我们可以避免冗余试验和测试过程的复杂性。

步骤四：进行实验根据设计的试验方案，我们可以开始进行实验。

在每个试验点上，我们需要记录各个因素的设置和相应的试验数据。

通过多次试验，我们可以获得一系列试验数据，进一步分析每个因素的影响。

步骤五：数据分析通过对实验数据的分析，我们可以得到不同因素之间的相对重要性和相互之间的关系。

常用的数据分析方法包括方差分析、回归分析等。

通过这些分析方法，可以确定最佳的注塑件成型工艺参数。

结论基于正交试验法的注塑件成型工艺参数优化设计方法能够帮助我们快速、有效地确定最佳的工艺参数。

基于正交试验的汽车手套箱盖成型工艺参数优化作者：刘小星来源：《科技创新与应用》2017年第09期摘要：文章以某汽车仪表板手套箱盖为研究对象，利用Moldflow软件结合正交试验方法研究了不同成型工艺参数对手套箱翘曲变形量的影响规律。

研究结果表明，各参数对翘曲缺陷的影响程度的重要性依次为：保压时间>熔体温度>模具温度>注射时间；利用正交试验方法对汽车仪表板手套箱盖注塑成型工艺参数进行优化，研究表明汽车手套箱盖的注塑质量得到较大提高，翘曲变形量减小18.56%。

研究结果为汽车手套箱盖的注塑工艺参数提供了参考依据。

关键词：注塑成型；汽车手套箱；参数优化；翘曲变形量1 概述塑料凭借便于成型且质轻、强度高等优点而被广泛使用。

传统的注塑工艺参数设置采用尝试法，极为依赖工程师的设计经验。

运用仿真分析，对仿真计算结果进行分析，可获得最优的工艺参数组合。

本文以某车型仪表板手套箱盖为研究对象，利用Moldflow软件结合正交试验方法探究最佳工艺参数。

2 正交试验的设计及结果分析选择某车型手套箱盖模型，其尺寸为369.0mm×272.7mm×14mm，主体壁厚为2.0mm，采用注塑成型工艺。

为减少模拟试验次数，采用正交试验设计方法，对手套箱模型进行模拟分析。

根据实际经验，选取影响注塑成型的4个因素，每个因素安3个水平。

具体因素和水平如表1所示。

根据表1的变量和水平，利用Minitab软件设计一个包含9个样本的正交试验表L9（113），根据正交表所规定的试方案，利用Moldflow软件对手套箱盖的注塑成型过程进行仿真模拟分析，提取出各工艺参数下的翘曲量数据结果。

通过分析田口设计得到各变量对翘曲量的主效应图，如图1所示。

由图1可知，在所有的影响因素中，对翘曲量影响最大的是保压时间，其次是熔体温度、注射时间和模具表面温度。

根据模拟实验结果选取的最优工艺参数组合为：熔体温度230℃，注射时间1.8s，保压时间12s，模具温度40℃。

基于正交试验的壳结构冲压成型工艺参数优化以某壳结构为研究对象，通过UG建模软件对研究对象组件进行三维设计建模，借助Abaqus数值模拟软件对冲压过程进行模拟分析，选取冲压过程中的压边力，冲压速度，摩擦系数为实验影响参数，每种参数选取三个水平，采用正交试验法进行数值分析试验，将数值模拟和正交实验方法相结合，以板材减薄率、厚度极差为实验结果优劣指标。

分析四种参数的不同组合对模拟成型质量的影响。

结果表明，最优工艺组合为第七组，压边力600kg、冲压速度4m/s、摩擦系数0.13时，减薄率、厚度极差最小。

标签：冲压成形；数值模拟；正交试验；Abaqus 软件在如今产品轻量化的趋势下，大量的产品设计师设计零件时都采用板材冲压结构，例如：每辆汽车几乎80%的零件都采用了冲压结构，包含1000多套冲压模具，而冲压件的制造容易出现破裂起皱，所以这些冲压件的结构、质量就决定了汽车整体的安全性、美观性，本文采用的壳结构就是一种大变形，成型过程复杂的深压件。

把握冲压过程中的关键工艺参数就显得尤为重要，例如冲压速度、摩擦系数、压边力[1，2]等，本文对这些参数进行加权处理，利用正交试验法和数值分析对冲压过程进行模拟[3]，研究壳结构在冲压过程中，以上三种参数对冲压成形质量的影响，选出最优组合方式，结果可用于实际工作参考，减少试模次数，提高成形率，具有很大的现实意义。

1 建立有限元模型1.1 零件结构设计如图1所示壳结构，该零件尺寸较大，并且较深，在冲压过程中，容易产生拉伸起皱，减薄破裂等现象，所以根据原始结构的冲压模型进行了重新设计，在UG软件中建立了结构三维壳体模型。

1.2 建立冲压有限元模型图1所示的模型经设计可直接作为凹模，根据凹模，通过偏置可以分别得到凸模，毛坯以及压边圈，图2为有限元软件Abaqus中建立的油底壳冲压工序的有限元模型。

根据宝钢公司最新的ST14钢材料的性能测试数据，数值模拟过程中的力学性能设置如表1所示[4]。

经验交流LCD后背板的注射成型参数正交优化设计南瑞亭1,2(1.广州市交通技师学院机电工程系 2.华南理工大学机械与汽车工程学院）摘要：针对注射成型过程中最常见的制件翘曲问题，尝试以LCD后背板为研究对象，对影响薄壳塑件翘曲变形的因素( 如模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间) 进行分析，以正交实验法找出最佳工艺参数组合，通过极差分析，确定实现低翘曲变形的最优方案为：模具温度85℃，注射时间0.6s，保压压力100%。

关键词：注射成型；工艺参数；翘曲变形；正交试验1 引言注射成型是塑料的主要加工方法之一，其生产效率高，能成型外形复杂、尺寸精确或带嵌件的注射制品；对各种塑料的加工适应性强，因此得到了广泛应用。

随着塑料注射工艺在汽车、摩托车、家用电器、仪器仪表等行业中的广泛运用，有关注射过程规律的把握、注射工艺参数优化的配置在国际上得到了广泛的重视。

而工业技术的不断发展，对注射成型塑料制品质量的要求越来越高，并且注射成型过程与一定工艺条件下高聚物的流变性能、热传导性能等密切相关，而且涉及复杂的物理动力学问题。

传统的作法是凭试模师傅，通过不断试错的方法实现参数的优化配置，这使得制件很难满足现代工业的要求。

所以，本文希望通过正交试验的极差分析得出较优的参数组合，以达到参数最优配置的目的[1~3]。

目前国际上还没有统一的对注塑件质量的评估标准，只能大致上将注射成型质量分为性能质量和表面质量。

性能质量包括制品内部组织结构形态、制品密度、制品物理力学性能、熔接痕强度以及与塑料收缩特性有关的制品尺寸和形状精度等；表面质量包括表面粗糙度及表观缺陷状况等[4,5]。

翘曲是与塑料收缩特性有关的制品变形，是当前注塑制品出现的主要缺陷之一。

翘曲主要由冷却不当、分子取向不平衡、模具浇注系统设计有缺陷、脱模系统不合理以及成型条件设置不当所引起[6]。

本文主要研究注射成型过程中常见的制品成型条件设置不当所引起的翘曲问题，以液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD) 后背板为实验对象，对影响薄壳塑件翘曲变形的因素( 如模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间等) 进行分析，并通过正交实验法找出最佳工艺参数组合。

基于正交试验的端盖注塑件优化赵蓓蓓;于沪平;李宏生【摘要】以端盖注塑件为例,运用正交试验结合CAE模拟技术,研究定模温度、动模温度、熔体温度、螺杆速度及位置、保压时间和压力对塑件翘曲变形的影响规律,优选出对翘曲变形量影响最小的工艺参数组合.在此基础上,利用复合形法对影响翘曲变形量最大的3个因素(定模温度、保压时间、保压压力)进行优化设计,从而进一步减小塑件翘曲变形量.%Giving example of injection molding of cover, by using orthogonal experimental and CAE simulation technology, the effect factors of fixed mold temperature, movable mold temperature, melt temperature, rate of screw, screw position, packing time, packing pressure to the warpage of the cover are analyzed. Optimized the combination of process parameters to the smallest warping deformation. Based on this factor, beginning the optimized design by the complex method, which concludes three important parameters (fixed mold temperature, packing time, packing pressure), they act the largest effect on warping deformation. It could further reduce the amount of warpage of plastic parts.【期刊名称】《电加工与模具》【年(卷),期】2012(000)001【总页数】4页(P47-50)【关键词】注塑成形;翘曲;CAE技术;复合形法【作者】赵蓓蓓;于沪平;李宏生【作者单位】上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院,上海200030;上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院,上海200030;上海交通大学材料科学与工程学院塑性成形技术与装备研究院,上海200030【正文语种】中文【中图分类】TQ320.66随着注塑工艺的发展,注塑制品的应用越来越广泛,人们对塑料制品的外观质量和使用性能的要求也越来越高。

正交试验优化工艺参数组员：刘亮（V201241228）张龙伟（201341205）1.正交试验设计简介1.1正交试验设计的基本概念人们在长期的实践中发现，要得到理想的结果，并不需要进行全面试验，即使因素个数、水平都不太多，也不必做全面试验．尤其对那些试验费用很高，或是具有破坏性的试验，更不要做全面试验．我们应当在不影响试验效果的前提下，尽可能地减少试验次数，正交设计就是解决这个问题的有效方法。

正交试验设计是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法。

它是由试验因素的全部水平组合中，挑选部分有代表性的水平组合进行试验的，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水平组合。

正交实验设计方法的三个基本概念即:指标、因素和水平。

1) 指标在试验中需要考查的效果的特性值，简称为指标。

指标与试验目的是相对应的。

例如，试验目的是提高产量，则产量就是试验要考查的指标:如果试验目的是降低成本，则成本就成了试验要考查的指标。

总之，试验目的多种多样，而对应的指标也各不相同。

指标一般分为定量指标和定性指标，正交试验需要通过量化指标以提高可比性，所以，通常把定性指标通过评分定级等方法转化为定量指标。

2) 因素因素也称因子，是试验中考查对试验指标可能有影响的原因或要素，它是试验当中重点要考查的内容。

通常用大写字母A，B，C等来表示。

一个字母表示一个因素，因素又分为可控因素和不可控因素。

可控因素指在现有科学技术条件下，能人为控制调节的因素；不可控因素指在现有科学技术条件下，暂时还无法控制和调节的因素。

正交试验中，首先要选择可控因素列入到试验当中，而对不可控因素，要尽量保持一致，即在每个方案中，要对试验指标可能有影响的不可控因素，尽量要保持相同状态。

这样，在进行试验结果数据的处理过程中就可以忽略不可控因素对试验造成的影响。

3) 水平试验中选定的因素所处的状态和条件称为水平或位级。

正交试验优化工艺参数组员：凌东鑫V201241222 廖帮财V201241231 1.正交实验在塑料注射成型中的应用考虑到注塑机、以及模具因素的影响，本次正交实验优化的工艺参数包括：保压压力、保压时间、冷却时间。

其他的参数如下：料筒及喷嘴温度采用塑料物性表上推荐温度，不作改变；注射压力：采用模具所能承受的最大注塑压力50bar；注射时间：3s；注射速度：37%；计量终止位置：95mm；射退位置：105m2.下图条料制品和浇注系统凝料（一模一腔）3.实验因子水平设置表因子水平保压压力(%)A保压时间(s)B冷却时间(s)C1 28 6 82 32 9 113 38 12 144 44 15 175 50 18 204.由于实验设备和时间有限，只能通过天平称量制品和浇注系统凝料的重量来评定所得制品的质量。

以下25组三因素五水平的正交实验代表了全部125组实验。

该实验的目的是为了在得到最佳制品(这里指最大重量)的情况下找到对应的保压压力，保压时间和冷却时间这三个主要影响因素的值。

即最优方案。

正交试验表及试验结果●因素试验号●保压力(%) A●保压时间（S）B●冷却时间（S）C●产品重量（g）1 28 6 8 20.902 28 9 14 21.123 28 12 20 21.244 28 15 11 20.715 28 18 17 21.306 32 6 20 21.217 32 9 11 21.488 32 12 17 21.319 32 15 8 19.8910 32 18 14 20.7911 38 6 17 20.7012 38 9 8 21.1113 38 12 14 21.3614 38 15 20 20.4215 38 18 11 20.3216 44 6 14 21.9117 44 9 20 21.0618 44 12 11 20.6119 44 15 17 20.1520 44 18 8 20.5121 50 6 11 21.0122 50 9 17 21.6123 50 12 8 22.2224 50 15 14 21.6425 50 18 20 22.62K1 105.36 105.73 104.63 ---K2 104.68 106.38 104.13 ---K3 103.91 106.74 106.82 ---K4 104.24 102.81 105.07 ---K5 109.10 105.54 106.55 ---K1/5 21.072 21.146 20.926 ---K2/5 20.936 21.276 20.826 ---K3/5 20.782 21.348 21.364 ---K4/5 20.848 20.562 21.041 ---K5/5 21.820 21.108 21.310 ---极差0.972 0.786 0.538 ---优化方案50 12 145.通过对实验数据的处理，初步得出该实验优化方案为保压力50，保压时间12S,冷却时间14S。

基于正交实验的注塑成型工艺参数优化方法
基于正交实验的注塑成型工艺参数优化方法摘要:在注塑成型过程中,注塑过程参数对注塑件的质量有直接而重要的影响,本文采用正交法研究了两者之间的相互关系,并且快速、经济地得到定性的结果。

关键词:正交试验注塑成型工艺优化
目前,就注塑成型工艺参数优化研究方法来说,有人工神经网络技术、遗传算法、模拟退火法,爬山法、正交实验法等[1～2],而且针对以上优化方法的优点加以组合,可以提高工艺参数最佳化的搜索效率。

与其他理论知识偏强的优化方法相比,CAE技术与正交实验技术的结合可方便地实现工艺的优化。

CAE软件可以辅助技术人员进行工艺条件设置,但一般要经过流道设计、冷却系统设计和工艺参数设置等一系列过程,最终结合应用CAE数值模拟进行注射成型中各项工艺过程的分析,分析塑件的质量指标影响因素,还需结合实际经验才能得到优化的成型工艺条件。

而引入Taguchi正交实验方法后,对所选的几个关键变量及研究的质量指标建立适当的因素水平正交表,分组进行CAE成型模拟;并统计结果,对其进行均值和变量分析,得到基于当前质量指标的最佳实验水平及因素对质量指标的影响度。

这样,能在较短的时间内找出成型过程的优化工艺条件,对于提高注塑成型的整体效率具有很大的意义。

精 密 成 形 工 程第15卷 第8期204 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING2023年8月收稿日期：2023-01-16 Received ：2023-01-16基金项目：西南科技大学博士基金（13zx7153）Fund ：Doctoral Fund of Southwest University of Science and Technology(13zx7153) 作者简介：高洪晨（1997—），男，硕士生，主要研究方向为材料成型与数值模拟仿真。

Biography ：GAO Hong-chen(1997-), Male, Postgraduate, Research focus: material forming and numerical simulation. 通讯作者：薛松（1974—），男，博士，教授，主要研究方向为结构设计与数值模拟仿真。

Corresponding author ：XUE Song(1974-), Male, Doctor, Professor, Research focus: structural design and numerical simulation. 引文格式：高洪晨, 薛松, 肖梦曦, 等. 基于正交试验与BP 神经网络-遗传算法的空气净化器外壳注塑工艺参数优化[J]. 精密成形工程, 2023, 15(8): 204-210.GAO Hong-chen, XUE Song, XIAO Meng-xi, et al. Optimization of Air Purifier Shell Injection Molding Process Parameters Based on Orthogonal Experiment and BP Neural Network-Genetic Algorithm[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 基于正交试验与BP 神经网络-遗传算法的空气净化器外壳注塑工艺参数优化高洪晨1，薛松1，肖梦曦2，门正兴3，胡威1，何其其1（1.西南科技大学 制造科学与工程学院，四川 绵阳 621010；2.四川长虹模塑科技有限公司，四川 绵阳 621000；3.成都航空职业技术学院 航空装备制造产业学院，成都 610021） 摘要：目的 以某空气净化器外壳为研究对象，进行注塑工艺参数优化，从而提高塑料制品的成型质量。