2.4 优化分析
优化分析建立在基于前面的初步分析上，接下来利用成型窗口分析、工艺优化分析等来确定最佳的优化方案。
2.4.1 成型窗口分析
希望通过成型窗口分析获得较为准确的熔体注射时间。从前面初步分析中可以得知，注射时间仅为0.6829s，说明注塑机吨位过大，注射速度过快。需要调整注塑机参数。
技术要点
注塑机的选用
选用注塑机时，通常以某制件实际需要的注射量初选某一公称注射量的注塑机型号，然后依次对该机型的公称注射压力、公称锁模力、模板行程及模具安装部分的尺寸一一进行校核。
以实际注射量初选某一公称注射量的注射机型号；为了保证正常的注射成型，模具每次需要的实际注射量应该小于某注射机的公称注射量，即：
V 实＜V公
式中，V实—实际塑件（包括浇注系统凝料）的总体积（cm3）。
经计算可得手机后壳的体积为8.1413cm3，考虑到设计为两腔，加上浇注系统的冷凝料，查阅塑料模设计手册的国产注射机技术规范及特性，可以选择XS—ZY—60注塑机。表2-1为该型注塑机技术规格。
此外，在前面手机后壳的初步分析中，【流动】结果中有一个选项【锁模力：XY图】，可以判定注塑机最小吨位（40吨），如图2-63所示。
表2-1 XS—ZY—60注塑机技术参数
图2-63 锁模力：XY图
① 在工程视窗中复制“手机壳_study（初步分析）”方案，然后将新方案重命名为“手机壳_study （成型窗口分析）”。双击复制的新方案进入到方案任务中。
② 单击【工艺设置】按钮
，弹出【工艺设置向导-成型窗口设置】对话框。在【注塑机】列表右侧单击【编辑】按钮，弹出【注塑机】对话框，首先设置【注射单元】选项卡，如图2-64所示。
③ 接着设置【液压单元】选项卡，如图2-65所示。
图2-64 设置【注射单元】选项卡
图2-65 设置【液压单元】选项卡
④ 最后设置【锁模单元】选项卡，如图2-66所示。
⑤ 在【工艺设置向导-成型窗口设置】对话框中的“要分析的模具温度范围”列表中选择【指定】选项，并单击【编辑范围】按钮，设置模具温度范围，如图2-67所示。
图2-66 设置【锁模单元】选项卡
⑥ 同理，再设置要分析的熔体温度范围值，如图2-68所示。
图2-67 设置要分析的模具温度范围
图2-68 设置要分析的熔体温度范围
⑦ 最后设置要分析的注射时间范围，如图2-69所示。完成后单击【确定】按钮。
图2-69 设置要分析的注射时间范围
⑧ 在【成型工艺设置】面板中单击【分析序列】按钮
，在填充的【选择分析序列】对话框中选择【成型窗口】序列，单击【确定】按钮完成选择，如图2-70所示。
⑨ 在任务视窗中双击【开始分析】项目，运行成型窗口分析。经过一定时间的分析后，得出如图2-71所示的成型窗口优化分析结果。
图2-70 选择分析序列
图2-71 成型窗口优化分析结果
⑩ 勾选【质量（成型窗口）：XY图】选项，显示质量分析云图，如图2-72所示。通过分析日志，得到3个推荐值，可以获得最好的成型质量。
图2-72 质量XY图
⑪ 勾选【区域（成型窗口）：2D切片图】选项，显示2D切片图，如图2-73所示。在云图中滑动鼠标左键可以查看“可行”范围与“首选”范围，基本上首选范围符合质量XY图中的推荐值。
图2-73 2D切片图
⑫ 勾选【最大压力降（成型窗口）：XY图】选项查看云图，如图2-74所示。此云图显示了最大注射压力从33.30MPa开始，下降到充填结束。
⑬ 勾选【最长冷却时间（成型窗口）：XY图】选项，显示最长冷却时间图，如图2-75所示。在模具温度为115℃时，冷却时间最长。
图2-74 最大压力降XY图
图2-75 最长冷却时间XY图
2.4.2 二次“冷却+填充+保压+翘曲”分析
1.改善冷却回路
① 在工程视窗中复制“手机壳_study（初步分析）”方案，然后将新方案重命名为“手机壳_study（优化分析）”。双击复制的新方案进入到方案任务中。
② 在方案任务窗格中双击【冷却回路】任务，重新打开【冷却回路向导-布局-第1页（共2页）】对话框。在第1页中更改“指定水管直径”和“水管与零件间距离”的值，如图2-76所示。
③ 单击【下一步】按钮进入第2页，然后设置新参数，如图2-77所示。最后单击【完成】按钮，退出冷却回路设置向导。重新创建的冷却回路如图2-78所示。
图2-76 设置水管直径和间距
图2-77 设置第2页
图2-78 重新创建的冷却回路
2.重设置注射工艺参数
设置工艺参数要根据前面的成型窗口分析中所获取的推荐值来设置。
① 在方案任务窗格中双击【工艺设置】方案任务，重新打开“工艺设置向导-冷却设置-第1页（共3页）”对话框。设置第1页的工艺参数，如图2-79所示。
图2-79 设置第1页
② 单击【下一步】按钮，然后设置第2页，如图2-80所示。
图2-80 设置第2页
技术要点
“速度/压力切换”改为“由注射压力”控制。下面介绍注塑压力与塑件的关系。塑件的形状、精度、所用原料的不同，其选用的注射压力也不同，其大致分类如下：
1.注射压力70MPa，可用于加工流动性好的塑料，且塑件形状简单，壁厚较大。
2.注射压力为70～100MPa，可用于加工黏度较低的塑料，且形状和精度要求一般的塑件。
3.注射压力为100-140MPa，可用于加工中高黏度的塑料，且塑件的形状、精度要求一般。
4.注射压力为140～180MPa，可用于加工较高黏度的塑料，且塑件壁薄流程长、精度要求高。
⑤.注射压力大于180MPa，可用于高黏度塑料，塑件为形状独特、精度要求高的精密制品。
③ 在第2页中单击【编辑曲线】按钮，绘制保压曲线，如图2-81所示。通过初步分析得知，制件充填末端的体积收缩较大，需要延长恒定保压压力的作业时间。其次，为了增加制件中间区域的体积收缩，使整个产品的体积收缩尽量均匀，就必须加快中间区域在凝固时的压力衰减速度，使中间区域与充填末端保持一致的体积收缩。
图2-81 绘制保压曲线
技术要点
在注塑过程快结束时，螺杆停止旋转，只是向前推进，此时注塑进入保压阶段。保压过程中注塑机的喷嘴不断向型腔补料，以填充由于制件收缩而空出的容积。如果型腔充满后不进行保压，制件大约会收缩25%，特别是筋处由于收缩过大而形成收缩痕迹。保压压力一般为充填最大压力的65%左右，当然要根据实际情况来确定。
一般来说，最优保压曲线是先恒压后线性递减的保压曲线，如图2-82所示。恒压段压力越大越好，但保压初始压力取值有最大值限制。
在具体操作中，如果由于注塑机不能很好地实现保压压力线性递减，或者制品壁厚变化较大时，考虑采用阶梯降压保压曲线，即在先恒压后线性递减保压曲线的基础上对线性递减段进行分段拟合，涉及的问题有保压阶数和各阶保压压力、保压时间的设定。保压阶数一般是越多越好，但是控制太复杂，不经济。各阶保压压力和保压时间的设定目前是根据阶数将保压曲线衰减段进行均分，各阶保压时间相等，各阶时间中点与衰减段的交点即为各阶保压压力，如图2-83所示。重点是保压阶数的确定，然后考虑各阶保压时间相等是否最优，由保压时间相等推出的保压压力是否最优。
图2-82 最优保压控制曲线
图2-83 阶梯降压保压曲线
④ 单击【下一步】按钮进入到第3页，保留默认选项设置，单击【完成】按钮，完成工艺设置。
⑤ 最后单击【分析】按钮
，执行优化分析。
3.优化分析的结果解读
这里仅将前面的初步分析后产生的制件缺陷与本次的优化分析后的结果做对比，其他结果暂不介绍。
（1）流动——充填时间。
如图2-84所示，优化后的充填时间为0.2201s，跟预设相差不大。
图2-84 充填时间
（2）流动——流动前沿温度。
如图2-85所示，产品区域波前温度已经趋于平衡，温差为1.5℃，控制得非常良好，解决了迟滞问题。
图2-85 流动前沿温度
（3）流动——体积收缩率。
优化分析后的体积收缩率云图如图2-86所示。虽然体积收缩率曾经达到最高的10.31%，但随着保压阶段的控制，体积收缩率又控制在了0.0762%～5.923%之间，仅仅比本PC材料的标准差多1.1102%。并且制件中绝大多数为浅蓝色和深蓝色，只有局部区域（充填末端区域）收缩较大。如图2-87所示为分析日志中制件在保压阶段的结果摘要，可以明显看出整个制件在保压阶段的体积收缩率的变化。要想彻底解决体积收缩不均的问题，还要继续优化保压控制曲线，此外，还要重新指定不同厂家的PC材料。
图2-86 体积收缩率
图2-87 分析日志
（4）流动——缩痕估算。
从如图2-88所示的缩痕估算图可以看出，相比初步分析，缩痕已经减少，得到了较好的改善。
图2-88 缩痕估算
（5）翘曲——变形，所有效应：变形。
如图2-89所示，翘曲的总变形量为0.3334mm。可以看出，比初步分析时的0.4566mm降低不少，说明优化分析效果还是很明显的。当然，只要还存在体积收缩不均的情况，翘曲是避免不了的。但优化后的总翘曲量小于规定的0.4mm，基本达到设计要求。
至此，完成了本例手机后壳的模流分析。若需进一步优化分析，请读者自行练习完成。
图2-89 翘曲总变形