基于Moldflow的塑料端板注塑分析

廉全貴

摘 要：以塑料端板為實例，借助Moldflow軟件對其澆口位置、注射壓力、填充時間、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間、氣穴、熔接痕等進行注塑模擬分析。根據分析結果對實際注塑工藝的優化提出指導意見，經實踐檢驗優化后的注塑工藝在實際應用中取得了很好效果。

關鍵詞：Moldflow分析 溫度 壓力 氣穴 熔接痕 塑料端板

中圖分類號：TQ320.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0078-03

Abstract：with plastic end plate as an example，using Moldflow software to the gate position，injection pressure，injection time， packing pressure，packing time，cooling time，cavitation，weld line of injection molding simulation.According to the results of analysis put forward guiding opinions on the optimization of injection molding process，the injection molding process practice after optimization in the practical application and achieved good results.

Key Words：Moldflow；temperature；pressure；cavitation；weld；plastic end plate

塑料制品由于具有重量輕，耐腐蝕，易于批量生產等優點已廣泛應用于各行各業。塑料行業需求旺盛的同時，對塑料制品的質量、生產成本、交付進度也提出了很高的要求。而現實中的塑料制品加工企業生產工藝主要依靠實踐經驗進行調試，導致原料和設備浪費嚴重，同時產品質量也不穩定。而Moldflow軟件在注塑行業的應用就能很直觀分析塑料流動情況，給實際中的工藝調試提出指導意見。該文以塑料端板為例，借助Moldflow軟件對其注塑過程進行模擬分析，并依據分析結果指導實際注塑工藝調試，縮短了調試時間，降低了原料浪費，提高了設備的利用率和工藝的穩定性。

1 塑件的結構工藝性分析

塑料端板如圖1所示。該塑件所用材料為20%滑石粉增強的聚丙烯，加工方式為注塑加工，該材料的PVT屬性和粘度屬性如圖2所示。塑件要求內腔導管和進氣管處不能有缺料現象，產品表面無銀絲、收縮、頂白缺陷，產品四周無飛邊毛刺。在該產品批量生產之前借用Moldflow軟件對塑件進行注塑過程模擬分析，利用分析結果指導實際工藝調試和優化，進而減少材料和設備的浪費，提高生產效率和生產工藝的穩定性。

2 模流分析

2.1 模型的建立

在Molflow軟件中導入STP格式的三維模型，并對模型進行網格劃分，如圖3所示。該模型采用雙層面網格劃分，網格邊長為12.68 mm，經網格修復后得到198704個網格單元，網格體積為1348.12cm3，平均縱橫比為1.92，最小縱橫比為1.16，最大縱橫比為27.5，網格匹配百分比為91%左右，各項指標符合Moldflow要求的網格制品標準。

2.2 流動分析

2.2.1 澆注系統分析

澆注系統的設計對塑件質量影響極大，首先澆口應設置在塑件上最容易清除的部位，同時盡可能不影響塑件的外觀。其次澆口位置和形式會直接影響塑件的成型質量，不合理的澆注系統會導致塑件產生熔接痕、填充不良、流痕等缺陷，甚至導致一副模具失敗。本塑件采用的澆注系統如圖4所示。

該澆注系統采用熱流道三點進膠方式，Moldflow軟件對澆口位置模擬分析后分析結果如圖5所示。從圖5可以看出三個澆口位置都處在塑件的理想位置。

2.2.2 充填時間模擬

用Moldflow軟件對該塑件進行填充模擬，圖6的充填時間模擬分析結果表明：熔體充滿整個型腔所需時間為1.752 s，最后充填位置為內腔兩端的導管和上端的進氣管位置。如果實際生產工藝的注射時間低于1.752 s可能會導致以上兩個位置缺料。

2.2.3 注射壓力模擬

圖7是注射壓力模擬曲線圖，從圖中可以看出：注塑機的最高壓力為35.73 MP 左右，保壓壓力為28.58 MP左右，保壓時間10 s左右，過長的保壓不會對零件產生任何影響，只會浪費工時，增加成本。圖8是速度/壓力切換時壓力模擬圖，從圖中可以看出當注射向保壓切換時，塑件內腔兩端導管和進氣管處還未充填。如果實際注塑生產時該部位有缺料現象，應從增加注射壓力和注射時間上考慮。

2.2.4 流動溫度模擬

圖9是該塑件熔體流動前沿溫度模擬圖，從圖中可以看出：熔體流動前沿溫度變化不大，如果熔體過高的溫度變化就會導致塑件內部產生殘余應力，而殘余應力的存在會導致塑件發生翹曲，圖9說明了該塑件的翹曲和熔體流動溫度無關。從圖10可以看出，當充填結束時塑件內腔中間導管溫度較低，在實際注塑加工時如果該部位有缺料現象，應從增加熔體溫度和熱流道溫度方面考慮。

2.2.5 氣穴和熔接痕模擬

圖11為該塑件氣穴位置模擬圖，從圖中可以看出氣穴主要分布在塑件內腔的導管根部和塑件邊緣部分，由于模具型芯是由各成型零件鑲嵌組成，塑件導管根部氣穴可以通過鑲件縫隙排氣，而產品邊緣氣穴可以通過調整注射速度或增加排氣鑲件的辦法解決。圖12是該塑件熔接痕位置的模擬分布圖，從圖中可以看出該塑件的熔接痕主要分布在產品的表面，不在產品承重位置。結合塑件熔體前沿溫度和塑件填充末端總體溫度圖可以看出，熔接痕位置處熔體溫度變化較小，而且在填充結束時此處熔體溫度較高，說明此處熔接痕熔接較好，保證了塑件的外觀質量和機械強度。

3 實踐驗證

依據塑件重量和模具尺寸，選用申達FT560注塑機。結合Moldflow模擬分析的結果，工藝參數調整為：模具熱流道溫度設定為245 ℃，原料加熱溫度設定為235 ℃-242 ℃，注射壓力設定38 MP，注射時間設定2 s，保壓壓力設定30 MP，保壓時間10 s。結果是塑件內腔兩端導管和進氣管不再缺料，但是塑件內腔中間導管還缺料，根據Moldflow的熔體前沿溫度模擬分析結果，此處缺料與注射壓力和注射時間無關，與熔體溫度有關。當把熱流道溫度和熔體溫度分別增加5 ℃后塑件不再有缺料現象，整個生產過程中工藝穩定，模具不再有脹模現象，產品未出現頂白，缺料和飛邊等缺陷，產品合格率達到98.5%，遠遠的滿足了企業要求。

4 結語

通過Moldflow軟件對塑料端板的注塑模擬分析結果，并結合實際注塑生產中工藝調試的經驗，在很大程度上縮短了工藝調試時間，減少了原料浪費，提高了工藝穩定性和塑件的成型質量。因Moldflow軟件能很直觀的模擬熔體在模具中的流動，所以以Moldflow軟件為平臺，采用數值模擬和實踐經驗相結合的方法在注塑產品的開發、模具的設計制造和注塑生產中將起到越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 湯小東.基于Moldflow分析的汽車儲物箱注塑模設計[J].注塑科技，2011，39（11）： 92-95.

[2] 張學良.基于Moldflow分析的汽車大型覆蓋件成型工藝研究[J].塑料科技，2011，39（7）： 87-90.

[3] 王靜.基于CAE分析的塑料框架注塑模設計[J].塑料科技，2010，38（8）：68-71.

[4] 張文玉.電熨斗大身注射模設計[J].模具工業，2008，34（2）： 40-45.

[5] 李艷娟.基于CAE分析的交流接觸器外殼注塑模設計[J].塑料科技，2010，38（5）：73-76.

[6] 張維合.注塑模具設計實用手冊[M].北京：化學工業出版社，2013.endprint

摘 要：以塑料端板為實例，借助Moldflow軟件對其澆口位置、注射壓力、填充時間、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間、氣穴、熔接痕等進行注塑模擬分析。根據分析結果對實際注塑工藝的優化提出指導意見，經實踐檢驗優化后的注塑工藝在實際應用中取得了很好效果。

關鍵詞：Moldflow分析 溫度 壓力 氣穴 熔接痕 塑料端板

中圖分類號：TQ320.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0078-03

Abstract：with plastic end plate as an example，using Moldflow software to the gate position，injection pressure，injection time， packing pressure，packing time，cooling time，cavitation，weld line of injection molding simulation.According to the results of analysis put forward guiding opinions on the optimization of injection molding process，the injection molding process practice after optimization in the practical application and achieved good results.

Key Words：Moldflow；temperature；pressure；cavitation；weld；plastic end plate

塑料制品由于具有重量輕，耐腐蝕，易于批量生產等優點已廣泛應用于各行各業。塑料行業需求旺盛的同時，對塑料制品的質量、生產成本、交付進度也提出了很高的要求。而現實中的塑料制品加工企業生產工藝主要依靠實踐經驗進行調試，導致原料和設備浪費嚴重，同時產品質量也不穩定。而Moldflow軟件在注塑行業的應用就能很直觀分析塑料流動情況，給實際中的工藝調試提出指導意見。該文以塑料端板為例，借助Moldflow軟件對其注塑過程進行模擬分析，并依據分析結果指導實際注塑工藝調試，縮短了調試時間，降低了原料浪費，提高了設備的利用率和工藝的穩定性。

1 塑件的結構工藝性分析

塑料端板如圖1所示。該塑件所用材料為20%滑石粉增強的聚丙烯，加工方式為注塑加工，該材料的PVT屬性和粘度屬性如圖2所示。塑件要求內腔導管和進氣管處不能有缺料現象，產品表面無銀絲、收縮、頂白缺陷，產品四周無飛邊毛刺。在該產品批量生產之前借用Moldflow軟件對塑件進行注塑過程模擬分析，利用分析結果指導實際工藝調試和優化，進而減少材料和設備的浪費，提高生產效率和生產工藝的穩定性。

2 模流分析

2.1 模型的建立

在Molflow軟件中導入STP格式的三維模型，并對模型進行網格劃分，如圖3所示。該模型采用雙層面網格劃分，網格邊長為12.68 mm，經網格修復后得到198704個網格單元，網格體積為1348.12cm3，平均縱橫比為1.92，最小縱橫比為1.16，最大縱橫比為27.5，網格匹配百分比為91%左右，各項指標符合Moldflow要求的網格制品標準。

2.2 流動分析

2.2.1 澆注系統分析

澆注系統的設計對塑件質量影響極大，首先澆口應設置在塑件上最容易清除的部位，同時盡可能不影響塑件的外觀。其次澆口位置和形式會直接影響塑件的成型質量，不合理的澆注系統會導致塑件產生熔接痕、填充不良、流痕等缺陷，甚至導致一副模具失敗。本塑件采用的澆注系統如圖4所示。

該澆注系統采用熱流道三點進膠方式，Moldflow軟件對澆口位置模擬分析后分析結果如圖5所示。從圖5可以看出三個澆口位置都處在塑件的理想位置。

2.2.2 充填時間模擬

用Moldflow軟件對該塑件進行填充模擬，圖6的充填時間模擬分析結果表明：熔體充滿整個型腔所需時間為1.752 s，最后充填位置為內腔兩端的導管和上端的進氣管位置。如果實際生產工藝的注射時間低于1.752 s可能會導致以上兩個位置缺料。

2.2.3 注射壓力模擬

圖7是注射壓力模擬曲線圖，從圖中可以看出：注塑機的最高壓力為35.73 MP 左右，保壓壓力為28.58 MP左右，保壓時間10 s左右，過長的保壓不會對零件產生任何影響，只會浪費工時，增加成本。圖8是速度/壓力切換時壓力模擬圖，從圖中可以看出當注射向保壓切換時，塑件內腔兩端導管和進氣管處還未充填。如果實際注塑生產時該部位有缺料現象，應從增加注射壓力和注射時間上考慮。

2.2.4 流動溫度模擬

圖9是該塑件熔體流動前沿溫度模擬圖，從圖中可以看出：熔體流動前沿溫度變化不大，如果熔體過高的溫度變化就會導致塑件內部產生殘余應力，而殘余應力的存在會導致塑件發生翹曲，圖9說明了該塑件的翹曲和熔體流動溫度無關。從圖10可以看出，當充填結束時塑件內腔中間導管溫度較低，在實際注塑加工時如果該部位有缺料現象，應從增加熔體溫度和熱流道溫度方面考慮。

2.2.5 氣穴和熔接痕模擬

圖11為該塑件氣穴位置模擬圖，從圖中可以看出氣穴主要分布在塑件內腔的導管根部和塑件邊緣部分，由于模具型芯是由各成型零件鑲嵌組成，塑件導管根部氣穴可以通過鑲件縫隙排氣，而產品邊緣氣穴可以通過調整注射速度或增加排氣鑲件的辦法解決。圖12是該塑件熔接痕位置的模擬分布圖，從圖中可以看出該塑件的熔接痕主要分布在產品的表面，不在產品承重位置。結合塑件熔體前沿溫度和塑件填充末端總體溫度圖可以看出，熔接痕位置處熔體溫度變化較小，而且在填充結束時此處熔體溫度較高，說明此處熔接痕熔接較好，保證了塑件的外觀質量和機械強度。

3 實踐驗證

依據塑件重量和模具尺寸，選用申達FT560注塑機。結合Moldflow模擬分析的結果，工藝參數調整為：模具熱流道溫度設定為245 ℃，原料加熱溫度設定為235 ℃-242 ℃，注射壓力設定38 MP，注射時間設定2 s，保壓壓力設定30 MP，保壓時間10 s。結果是塑件內腔兩端導管和進氣管不再缺料，但是塑件內腔中間導管還缺料，根據Moldflow的熔體前沿溫度模擬分析結果，此處缺料與注射壓力和注射時間無關，與熔體溫度有關。當把熱流道溫度和熔體溫度分別增加5 ℃后塑件不再有缺料現象，整個生產過程中工藝穩定，模具不再有脹模現象，產品未出現頂白，缺料和飛邊等缺陷，產品合格率達到98.5%，遠遠的滿足了企業要求。

4 結語

通過Moldflow軟件對塑料端板的注塑模擬分析結果，并結合實際注塑生產中工藝調試的經驗，在很大程度上縮短了工藝調試時間，減少了原料浪費，提高了工藝穩定性和塑件的成型質量。因Moldflow軟件能很直觀的模擬熔體在模具中的流動，所以以Moldflow軟件為平臺，采用數值模擬和實踐經驗相結合的方法在注塑產品的開發、模具的設計制造和注塑生產中將起到越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 湯小東.基于Moldflow分析的汽車儲物箱注塑模設計[J].注塑科技，2011，39（11）： 92-95.

[2] 張學良.基于Moldflow分析的汽車大型覆蓋件成型工藝研究[J].塑料科技，2011，39（7）： 87-90.

[3] 王靜.基于CAE分析的塑料框架注塑模設計[J].塑料科技，2010，38（8）：68-71.

[4] 張文玉.電熨斗大身注射模設計[J].模具工業，2008，34（2）： 40-45.

[5] 李艷娟.基于CAE分析的交流接觸器外殼注塑模設計[J].塑料科技，2010，38（5）：73-76.

[6] 張維合.注塑模具設計實用手冊[M].北京：化學工業出版社，2013.endprint

摘 要：以塑料端板為實例，借助Moldflow軟件對其澆口位置、注射壓力、填充時間、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間、氣穴、熔接痕等進行注塑模擬分析。根據分析結果對實際注塑工藝的優化提出指導意見，經實踐檢驗優化后的注塑工藝在實際應用中取得了很好效果。

關鍵詞：Moldflow分析 溫度 壓力 氣穴 熔接痕 塑料端板

中圖分類號：TQ320.52 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0078-03

Abstract：with plastic end plate as an example，using Moldflow software to the gate position，injection pressure，injection time， packing pressure，packing time，cooling time，cavitation，weld line of injection molding simulation.According to the results of analysis put forward guiding opinions on the optimization of injection molding process，the injection molding process practice after optimization in the practical application and achieved good results.

Key Words：Moldflow；temperature；pressure；cavitation；weld；plastic end plate

塑料制品由于具有重量輕，耐腐蝕，易于批量生產等優點已廣泛應用于各行各業。塑料行業需求旺盛的同時，對塑料制品的質量、生產成本、交付進度也提出了很高的要求。而現實中的塑料制品加工企業生產工藝主要依靠實踐經驗進行調試，導致原料和設備浪費嚴重，同時產品質量也不穩定。而Moldflow軟件在注塑行業的應用就能很直觀分析塑料流動情況，給實際中的工藝調試提出指導意見。該文以塑料端板為例，借助Moldflow軟件對其注塑過程進行模擬分析，并依據分析結果指導實際注塑工藝調試，縮短了調試時間，降低了原料浪費，提高了設備的利用率和工藝的穩定性。

1 塑件的結構工藝性分析

塑料端板如圖1所示。該塑件所用材料為20%滑石粉增強的聚丙烯，加工方式為注塑加工，該材料的PVT屬性和粘度屬性如圖2所示。塑件要求內腔導管和進氣管處不能有缺料現象，產品表面無銀絲、收縮、頂白缺陷，產品四周無飛邊毛刺。在該產品批量生產之前借用Moldflow軟件對塑件進行注塑過程模擬分析，利用分析結果指導實際工藝調試和優化，進而減少材料和設備的浪費，提高生產效率和生產工藝的穩定性。

2 模流分析

2.1 模型的建立

在Molflow軟件中導入STP格式的三維模型，并對模型進行網格劃分，如圖3所示。該模型采用雙層面網格劃分，網格邊長為12.68 mm，經網格修復后得到198704個網格單元，網格體積為1348.12cm3，平均縱橫比為1.92，最小縱橫比為1.16，最大縱橫比為27.5，網格匹配百分比為91%左右，各項指標符合Moldflow要求的網格制品標準。

2.2 流動分析

2.2.1 澆注系統分析

澆注系統的設計對塑件質量影響極大，首先澆口應設置在塑件上最容易清除的部位，同時盡可能不影響塑件的外觀。其次澆口位置和形式會直接影響塑件的成型質量，不合理的澆注系統會導致塑件產生熔接痕、填充不良、流痕等缺陷，甚至導致一副模具失敗。本塑件采用的澆注系統如圖4所示。

該澆注系統采用熱流道三點進膠方式，Moldflow軟件對澆口位置模擬分析后分析結果如圖5所示。從圖5可以看出三個澆口位置都處在塑件的理想位置。

2.2.2 充填時間模擬

用Moldflow軟件對該塑件進行填充模擬，圖6的充填時間模擬分析結果表明：熔體充滿整個型腔所需時間為1.752 s，最后充填位置為內腔兩端的導管和上端的進氣管位置。如果實際生產工藝的注射時間低于1.752 s可能會導致以上兩個位置缺料。

2.2.3 注射壓力模擬

圖7是注射壓力模擬曲線圖，從圖中可以看出：注塑機的最高壓力為35.73 MP 左右，保壓壓力為28.58 MP左右，保壓時間10 s左右，過長的保壓不會對零件產生任何影響，只會浪費工時，增加成本。圖8是速度/壓力切換時壓力模擬圖，從圖中可以看出當注射向保壓切換時，塑件內腔兩端導管和進氣管處還未充填。如果實際注塑生產時該部位有缺料現象，應從增加注射壓力和注射時間上考慮。

2.2.4 流動溫度模擬

圖9是該塑件熔體流動前沿溫度模擬圖，從圖中可以看出：熔體流動前沿溫度變化不大，如果熔體過高的溫度變化就會導致塑件內部產生殘余應力，而殘余應力的存在會導致塑件發生翹曲，圖9說明了該塑件的翹曲和熔體流動溫度無關。從圖10可以看出，當充填結束時塑件內腔中間導管溫度較低，在實際注塑加工時如果該部位有缺料現象，應從增加熔體溫度和熱流道溫度方面考慮。

2.2.5 氣穴和熔接痕模擬

圖11為該塑件氣穴位置模擬圖，從圖中可以看出氣穴主要分布在塑件內腔的導管根部和塑件邊緣部分，由于模具型芯是由各成型零件鑲嵌組成，塑件導管根部氣穴可以通過鑲件縫隙排氣，而產品邊緣氣穴可以通過調整注射速度或增加排氣鑲件的辦法解決。圖12是該塑件熔接痕位置的模擬分布圖，從圖中可以看出該塑件的熔接痕主要分布在產品的表面，不在產品承重位置。結合塑件熔體前沿溫度和塑件填充末端總體溫度圖可以看出，熔接痕位置處熔體溫度變化較小，而且在填充結束時此處熔體溫度較高，說明此處熔接痕熔接較好，保證了塑件的外觀質量和機械強度。

3 實踐驗證

依據塑件重量和模具尺寸，選用申達FT560注塑機。結合Moldflow模擬分析的結果，工藝參數調整為：模具熱流道溫度設定為245 ℃，原料加熱溫度設定為235 ℃-242 ℃，注射壓力設定38 MP，注射時間設定2 s，保壓壓力設定30 MP，保壓時間10 s。結果是塑件內腔兩端導管和進氣管不再缺料，但是塑件內腔中間導管還缺料，根據Moldflow的熔體前沿溫度模擬分析結果，此處缺料與注射壓力和注射時間無關，與熔體溫度有關。當把熱流道溫度和熔體溫度分別增加5 ℃后塑件不再有缺料現象，整個生產過程中工藝穩定，模具不再有脹模現象，產品未出現頂白，缺料和飛邊等缺陷，產品合格率達到98.5%，遠遠的滿足了企業要求。

4 結語

通過Moldflow軟件對塑料端板的注塑模擬分析結果，并結合實際注塑生產中工藝調試的經驗，在很大程度上縮短了工藝調試時間，減少了原料浪費，提高了工藝穩定性和塑件的成型質量。因Moldflow軟件能很直觀的模擬熔體在模具中的流動，所以以Moldflow軟件為平臺，采用數值模擬和實踐經驗相結合的方法在注塑產品的開發、模具的設計制造和注塑生產中將起到越來越重要的作用。

參考文獻

[1] 湯小東.基于Moldflow分析的汽車儲物箱注塑模設計[J].注塑科技，2011，39（11）： 92-95.

[2] 張學良.基于Moldflow分析的汽車大型覆蓋件成型工藝研究[J].塑料科技，2011，39（7）： 87-90.

[3] 王靜.基于CAE分析的塑料框架注塑模設計[J].塑料科技，2010，38（8）：68-71.

[4] 張文玉.電熨斗大身注射模設計[J].模具工業，2008，34（2）： 40-45.

[5] 李艷娟.基于CAE分析的交流接觸器外殼注塑模設計[J].塑料科技，2010，38（5）：73-76.

[6] 張維合.注塑模具設計實用手冊[M].北京：化學工業出版社，2013.endprint