基于UG的注塑模設計研究

魏付芳

摘 要:模具工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎產(chǎn)業(yè),塑料模具設計生產(chǎn)占有越來越重要的位置。針對傳統(tǒng)塑料模具設計精度低、制造周期長、成本高,對國內外注塑模具工業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和注塑模設計技術研究的基礎上,利用UG軟件設計注塑模具,運用分析軟件Moldflow對設計的注塑模具進行溫度、壓力、填充性等分析,確定設計模型,縮短了模具的研發(fā)周期,提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力。

關鍵詞:注塑模具注塑成型模流分析

中圖分類號:TG24 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0018-01

模具工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎產(chǎn)業(yè),塑料模具設計生產(chǎn)占有越來越重要的位置。對國內外注塑模具工業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和注塑模設計技術研究的基礎上,利用UG軟件設計注塑模具,運用分析軟件Moldflow對設計的注塑模具進行分析,確定設計模型,縮短了模具的研發(fā)周期,提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力。

1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位

模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè),是國際上公認的關鍵工業(yè),其中塑料模約占模具總數(shù)的35％,而且有繼續(xù)上升的趨勢。模具生產(chǎn)技術水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志,它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

目前世界模具市場供不應求,我國模具出口數(shù)量極少,但我國模具鉗工技術水平高,勞動成本低,只要配備一些先進的數(shù)控制模設備,提高模具加工質量,縮短生產(chǎn)周期,溝通外貿渠道,模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術,提高模具技術水平,對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展有著特別重要的意義。

2注塑模具設計的發(fā)展

傳統(tǒng)的注塑模具設計是以經(jīng)驗為主,不斷試驗總結的過程。主要依賴設計人員的經(jīng)驗和工藝人員的技巧,設計合理與否只有通過試模才知道,制造的缺陷主要依靠反復修模來糾正。這不僅使模具設計制造周期增長,而且難以保證模具的質量,設計加工成本高,這種傳統(tǒng)的模具設計制造方法已不能滿足現(xiàn)代模具生產(chǎn)的需要。

隨著科學技術的迅速發(fā)展,為了提高塑料模具質量,縮短模具設計、制造周期,在設計生產(chǎn)中廣泛使用注塑模先進技術,從而徹底改變了傳統(tǒng)的注塑模設計與制造方式。

我國在這十多年中注塑模具工業(yè)雖然取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。建立一套科學的模具注射工藝調試方法,引進設計實驗方法和模流分析到工藝調試,可以大大提高我國塑料制品質量,延長模具壽命。

傳統(tǒng)的塑料模具設計流程如(圖1)所示,其產(chǎn)品開發(fā)按一定的順序進行,其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,后面的工作就要重新開始,容易出現(xiàn)缺陷。基于UG的塑料模具設計與制造工藝流程如(圖2)所示。

傳統(tǒng)設計是順序進行的,其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,后面的要一個個重新設計、計算、修改,設計周期長,生產(chǎn)效率低;而基于UG塑料模具設計流程,利用計算機先進的設計技術,對要修整的內容可快速修改,下面環(huán)節(jié)的設計迅速,設計、修改周期短,生產(chǎn)效率高。

3模流分析軟件的應用

Moldflow是對塑料產(chǎn)品和模具進行深入分析的軟件包,它可以在計算機上對整個注塑過程進行模擬分析,包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結構應力和收縮,以及氣體輔助成型分析等,使模具設計師在設計階段就找出未來產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷,提高一次試模的成功率。

利用Moldflow進行模擬分析,可減少試模、修模的次數(shù),縮短了模具設計與制造周期,保證制品完全填充;也可以優(yōu)化模具結構,得到最優(yōu)的澆口數(shù)量與位置、合理的流道系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng);并對型腔、澆口、流道、以及冷卻系統(tǒng)等尺寸進行優(yōu)化;還可確定并優(yōu)化注塑工藝參數(shù)。

通過模流分析來改善模具設計上的問題,是塑料模模具設計中重要的一個步驟。例如:多模穴或是單一模穴,在設計分析上就需要考慮到射出機使用的壓力和噸數(shù)大小。模流分析軟件被用來處理關于射出成型前的模擬設計與分析,及時發(fā)現(xiàn)模具設計上的潛在問題,并對所做的改進可做進一步分析驗證。射出成型雖然可以設計復雜形狀的零件,但不當?shù)哪＞咴O計卻可能導致成型過程中射料不易充填完整,或造成零件局部位置產(chǎn)生應力集中等現(xiàn)象,并且不容易通過射出參數(shù)的調整來克服,同時也會影響制品良品率及尺寸等問題。產(chǎn)品能否順利成型,不僅與射出參數(shù)和充填結果有關,模具的設計更是關鍵,因此在此次研究過程中采用了Moldflow模流分析軟件找出模具的較佳設計,以節(jié)省試模后修改模具的時間。

注塑成型最重要的是控制塑料在模具中的流動方式,利用模流分析軟件MOLDFLOW可以模擬熔體在模具中的流動,可以預測和顯示熔體流動前沿的推進方式、填充過程中的壓力和溫度變化、流動時間、氣穴和熔接痕的位置等,從而幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進行預測,找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進,提高一次試模的成功率。

注塑過程中的流動分析在國外已得到了普遍的應用,它建立在計算機與CAD被廣泛應用的基礎上,其目的是預測塑料熔體注入模具型腔時的流動情況,從而判斷熔體流動給注塑件質量帶來的影響。利用軟件來預計所設定注塑方案的壓力、溫度等的分布;利用預計的壓力、溫度等的分布來改善模具和塑料制品的設計;對多個候選的注塑方案進行比較優(yōu)化,選擇最佳方案。在市場經(jīng)濟條件下,產(chǎn)品的質量與成本已成為企業(yè)生存發(fā)展的生命線,注塑成型模擬軟件可以輔助企業(yè)確立競爭優(yōu)勢。

結合注塑模具設計的先進計算機技術理論,對基于UG的注塑模具應用進行了研究。應用Moldflow軟件對其進行分析,確定加工方法。它縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高了模具質量,降低了模具設計與制造的成本,大大增加了產(chǎn)品在市場上的競爭力。