基于成形模拟的注塑件熔接缝确定与评价一周华民李德群 实现可采用 Matlab神经网络工具箱。根据试验性能和没有熔接缝的试样性能之比来计算接缝系 和参考文献提供的数据并结合流动模拟软件的计数),试样切取位置如图6中的虚线所示,试样尺 算结果,可以整理得到一系列的样本,应用样本对寸见图7(厚度为2mm)。所切下的试样通过拉 建立的网络模型进行训练,获得了很好的收敛速 度和精度 3实验验证 3.1熔接缝位置确定的实验验证 实验所采用的制品为一100mm×00mm的 平板,上半侧壁厚为2mm,下半侧壁厚为1mm,在 两半侧的中心位置各设置1个浇口(见图5)。实 图6实验制品及流道系统的结构 验材料为由北京燕山石油化工有限公司出品的高 密度聚乙烯(HDPE),对应于五参数 CROSS模型 中的(n,r',B,Tb,β)参数为(0.35 36540.44Pa,0.0123Pa·s,5696.05K.4.50 108Pa1),其中,n为剪切变稀系数,r’为剪切 图7试样尺寸(单位:mm) 系数,B为零剪切粘度系数,T为温度敏感系数,伸试验机来测定其拉伸强度。实验材料为PM B为压力敏感系数。主要工艺参数如下:注射时 MA PL EXIGLAS8N注射时间为1.26s模具温 间1.0s,注射温度200℃,模具温度34℃。图5度为50℃,实验中通过改变注射温度来分析不同 中显示的为熔体流动前沿分布情况,黑色实线位成形参数对熔接缝性能的影响。由于PMMA 置为软件预测的熔接缝黑色虚线位置为成形制 PL EXIGLAS8N没有添加各向异性的填料,所以 品实测的熔接缝。由图可以看出,计算结果与实材料的取向性系数为1,应用CAE软件对实验采 际情况吻合较好,微小的误差是由网格离散和流用的成形条件进行模拟分析,根据模拟结果计算 动分析误差造成的。 神经网络输入参数中的汇合角与粘度系数。神经 熔体到达时间(s) 网络的输出与实验测定值的对比见表1,从表中 可以看出,神经网络预测值与实测值吻合较好,最 大相对误差为7.6%,达到了工程许可的误差范 围,并且二者的分布趋势是一致的 表1神经网络的输出与实验测定值的对比 到神经网输入長审 接缝系数对比 台粘度系数含熔接无嬸接神经网实验相对 221600031430|57606l[o666% 图5实验模具熔接缝对比图 2121600844635760.70s38% 325011160.00469 51.057.6 0.85 3.2熔接缝性能评价的实验验证 p7hdb02dss5690096.3% 文献[2对一个中间带孔的矩形平板进行了 熔接缝性能的测试实验,通过与该实验数据的对参考文献 比来验证本文所建立的神经网络模型的正确性。[1]张克惠注塑件熔接缝结构、性能评价及影响因 如图6所示,实验制品为一壁厚为2mm的80mm 中国塑料,1996,10(3):64~69 ×100mm的平板,采用厚度为1mm的膜状浇2] Dairanieh I s, Haufe a, Wolf H J,etal. Computer 口,接近浇口的位置设置了一直径为12mm的孔 Simulation of Weld Lines in Ingjection Molded Poly 塑料熔体遇到该孔时分成两股,经过孔后重新汇 Methyl Methacrylate) Polymer Engineering and Sci- 合形成熔接缝,图6中的实线为软件模拟的熔接 ence,1996,36(15):2050~2057 缝位置。从每个成形后的制品上分别在孔前和孔3] Valguarnera S C. Weld Lines in polymer Processing 后位置切下一条试样(以便根据有熔接缝的试样 Polymer Plastics Techology and Engineering 982,18(1):1~45 o1994-2007ChinaAcademicournalElectronicPublishingHousealrightsreservedhttp://nnw.cnki.ner实现可采用 Matlab 神经网络工具箱。根据试验 和参考文献提供的数据并结合流动模拟软件的计 算结果 ,可以整理得到一系列的样本 ,应用样本对 建立的网络模型进行训练 ,获得了很好的收敛速 度和精度。 3 实验验证 3. 1 熔接缝位置确定的实验验证 实验所采用的制品为一 100mm ×100mm 的 平板 ,上半侧壁厚为 2mm ,下半侧壁厚为 1mm ,在 两半侧的中心位置各设置 1 个浇口 (见图 5) 。实 验材料为由北京燕山石油化工有限公司出品的高 密度聚乙烯( HDPE) ,对应于五参数 CROSS 模型 中 的 ( n , τ3 , B , Tb , β) 参 数 为 ( 0135 , 36 540144Pa , 0. 0123Pa·s , 5696. 05 K , 4. 50 × 10 - 8Pa - 1) ,其中 , n 为剪切变稀系数 ,τ3 为剪切 系数 , B 为零剪切粘度系数 , Tb 为温度敏感系数 , β为压力敏感系数。主要工艺参数如下 :注射时 间 1. 0 s ,注射温度 200 ℃,模具温度 34 ℃。图 5 中显示的为熔体流动前沿分布情况 ,黑色实线位 置为软件预测的熔接缝 ,黑色虚线位置为成形制 品实测的熔接缝。由图可以看出 ,计算结果与实 际情况吻合较好 ,微小的误差是由网格离散和流 动分析误差造成的。 图 5 实验模具熔接缝对比图 3. 2 熔接缝性能评价的实验验证 文献[2 ]对一个中间带孔的矩形平板进行了 熔接缝性能的测试实验 ,通过与该实验数据的对 比来验证本文所建立的神经网络模型的正确性。 如图 6 所示 ,实验制品为一壁厚为 2mm 的 80mm ×100mm 的平板 ,采用厚度为 1 mm 的膜状浇 口 ,接近浇口的位置设置了一直径为 12mm 的孔 , 塑料熔体遇到该孔时分成两股 ,经过孔后重新汇 合形成熔接缝 ,图 6 中的实线为软件模拟的熔接 缝位置。从每个成形后的制品上分别在孔前和孔 后位置切下一条试样 (以便根据有熔接缝的试样 性能和没有熔接缝的试样性能之比来计算接缝系 数) ,试样切取位置如图 6 中的虚线所示 ,试样尺 寸见图 7 (厚度为 2 mm) 。所切下的试样通过拉 图 6 实验制品及流道系统的结构 图 7 试样尺寸(单位 :mm) 伸试验机来测定其拉伸强度。实验材料为 PM2 MA PL EXIGLAS 8N ,注射时间为 1. 26 s ,模具温 度为 50 ℃,实验中通过改变注射温度来分析不同 成形参数对熔接缝性能的影响。由于 PMMA PL EXIGLAS 8N 没有添加各向异性的填料 ,所以 材料的取向性系数为 1 ,应用 CAE 软件对实验采 用的成形条件进行模拟分析 ,根据模拟结果计算 神经网络输入参数中的汇合角与粘度系数。神经 网络的输出与实验测定值的对比见表 1 ,从表中 可以看出 ,神经网络预测值与实测值吻合较好 ,最 大相对误差为 7. 6 % ,达到了工程许可的误差范 围 ,并且二者的分布趋势是一致的。 表 1 神经网络的输出与实验测定值的对比 方案 注射 温度 ( ℃) 神经网络输入 实验测试的 试样拉伸强度 (MPa) 接缝系数对比 取向 性系 数 汇合 角 (°) 粘度系数 ( Pa - 1) 含熔接 缝试样 无熔接 缝试样 神经网 络输出 实验 结果 相对 误差 1 220 1 116 0. 003 14 38. 0 57. 6 0. 61 0. 66 7. 6 % 2 230 1 116 0. 003 81 46. 3 57. 6 0. 77 0. 80 3. 8 % 3 250 1 116 0. 004 69 51. 0 57. 6 0. 85 0. 89 4. 5 % 4 270 1 116 0. 009 26 55. 5 57. 6 0. 90 0. 96 6. 3 % 参考文献 : [1 ] 张克惠. 注塑件熔接缝结构、性能评价及影响因素. 中国塑料 , 1996 , 10 (3) : 64～69 [2 ] Dairanieh I S , Haufe A , Wolf H J , et al. Computer Simulation of Weld Lines in Injection Molded Poly (Methyl Methacrylate) . Polymer Engineering and Sci2 ence , 1996 , 36(15) : 2050～2057 [3 ] Malguarnera S C. Weld Lines in Polymer Processing. Polymer - Plastics Technology and Engineering , 1982 , 18 (1) : 1～45 · 5691 · 基于成形模拟的注塑件熔接缝确定与评价 ———周华民 李德群 © 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net