摘要：智能除湿机能够降低潮湿空气带来的细菌损伤，其外观影响着市场销量。利用Pro/E三维建模软件，对智能除湿机外壳结构进行了设计。基于计算机辅助技术，利用Mold?ow软件研究了智能除湿机外壳注塑加工工艺，设计了模具的浇注系统和冷却系统，分析了塑件的翘曲变形情况。基于DOE试验法，结合极差分析法和方差分析法，对模具的最大翘曲变形进行了优化，使塑件的最大翘曲变形量降低了35.91%，并做了试模样品。塑件质量显著改善，得到了较为良好的工艺参数，为其他类似外观造型设计和注塑加工制造提供了思路和方法。
关键词：外观造型；创新设计；Mold?ow；注塑
我国秦岭淮河一线以南气候潮湿易发霉，对许多家居产品造成不同程度的损伤，尤其是电器产品[1]。虽然冬季寒冷干燥，但某些地区仍会比较潮湿[2]，因此，除湿机的使用是十分必要的[3]。智能除湿机基于多传感器融合技术，可根据设定的不同湿度进行自主调节，简单方便实现智能除湿[4]。除了对功能的需求，人们对外观的审美也越来越高。智能除湿机的外壳影响着其美观程度，由于缺乏外观创新设计的产品在市场上很难受到消费者的青睐，因此要着重对智能外壳进行设计。除湿机的外壳材料为塑料，一般由注塑加工工艺制作而来，成型的质量会影响外壳的外观，因此有必要对其外壳的加工工艺进行分析与优化，保证成型质量[5]。本实验从市场消费者需求出发，对智能除湿机外观造型进行了设计，为了保证加工质量，对其注塑加工工艺参数进行了研究及优化。
1智能除湿机外壳结构设计
2基于Moldflow的注塑加工工艺研究
智能除湿机的外壳一般是塑料通过注塑成型加工而成，在对其外观造型设计完成后，还需要考虑加工的可靠性与可行性。由于前后壳材质及加工方式相同，因此只需考虑智能除湿机的前壳加工工艺即可。本实验利用Mold?ow软件，对智能除湿机前壳注塑模具的浇注及冷却系统进行了设计，得到了可行的加工方案，并利用正交试验法优化了其工艺参数。图2为网格划分的结果。纵横比平均为2.43，网格比配百分比90.6%，相互百分比86.9%。
2.1浇注系统设计。浇注系统是注塑成型加工的入口，浇口位置会影响塑料熔体的流动速度、充填时间以及模具各部位的充填压力，对塑件的质量有着十分重要的影响[5-6]。在Mold?ow中进行浇口位置分析，图3为所得的分析结果。由于塑件表面比较大，单个浇口满足不了需求，因此设置了多个浇口。设计主流道入口的直径为4.5mm，长度60mm，拔模角3°，分流道直径9mm，竖直流道的底部直径9mm，顶部浇口的初始直径9mm，末端直径1.2mm，长度1.2mm，图4为最终得到的浇注系统。
2.2冷却系统设计。冷却系统能够使模具的各个部位受热均匀，避免因各处温度不同而导致应力不均造成翘曲变形[7-8]。冷却管道在设计时应尽量覆盖模具的表面，且沿分型面对称布置[9]。根据模具的尺寸大小，选择管道数量为6，采用上下对称布置的方式，设计冷却水管直径10mm，水管与零件间的距离25mm，管道数量6，管道中心的距离50mm，零件外的距离190mm。选择雷诺数的纯水作为冷却介质，冷却液的入口温度25℃，图5为所得冷却系统。2.3翘曲分析翘曲变形会影响模具的外观与质量，应尽量减小和避免翘曲变形的产生[10-11]。根据系统推荐，在Mold?ow中设置工艺参数为熔体温度230℃，开模时间5s，注塑+保压+冷却时间30s，充填压力80%，图6为所得的翘曲分析结果。从图6可以看出，模具的最大翘曲变形量为3.562mm。
3优化分析
影响翘曲变形的因素较多，本研究基于正交试验法，结合极差分析法和方差分析法，探究充填压力、熔体温度和注射+保压+冷却时间对智能除湿机前壳翘曲变形的影响，旨在降低模具的翘曲变形量。以2.3的初始工艺参数为基准，表1为正交试验的因素与水平表。在Mold?ow中进行优化分析，表2为所得的正交试验结果和极差分析结果。从表2的正交极差分析结果可以看出RB>RC>RA，影响智能除湿机前壳的翘曲变形程度的因素，按照从大到小排列分别为充填压力(B)、注射+保压+冷却时间(C)和熔体温度(A)。由于极差分析无法排除随机误差的影响，因此需要对数据做方差分析。在方差分析中，当F比值大于F临界值时，判定该因素为显著，表3为方差分析结果。从表3可以看出，当α=0.05时，充填压力(B)对智能除湿机前壳的翘曲变形影响显著，熔体温度(A)和注射+保压+冷却时间(C)不显著。综合极差分析结果与方差分析结果，从经济性和可加工性角度出发，所选择的优水平工艺参数为A1B3C3，即工艺参数为熔体温度210℃，注塑+保压+冷却时间36s，充填压力96%，图8为此参数下得到的翘曲分析结果。从图8可以看出，智能除湿机前壳的最大翘曲变形量为2.283mm，相比初始工艺参数降低了35.91%，有了明显了改善。将优化后的工艺参数进行试模验证，即选取熔体温度210℃，注塑+保压+冷却时间36s，充填压力96%，所得的结果如图9所示，从图9可以看出，塑件表面平滑，富有光泽，无明显翘曲变形，能够满足实际生产需要。
4结论
基于Pro/E建模软件，对智能除湿机外观造型进行了设计。为了保证加工质量，利用Mold?ow软件对其注塑加工工艺参数进行了研究，设计了模具的浇注系统、冷却系统，并基于DOE试验方法对其翘曲变形进行了分析和优化。结果表明：优化后的工艺参数使智能除湿机前壳模具的翘曲变形减少了35.91%，将优化后的工艺参数进行试模，塑件表面平滑，无明显翘曲变形，能够满足实际生产需要，为其他类似零件的加工提供了参考。
作者:刘娟单位:常州纺织服装职业技术学院
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