基于Moldflow軟件的注塑件澆注系統優化

摘 要：以Moldflow軟件為平臺，模擬了某注塑件的注塑成型過程。根據模擬結果，分析了造成充填不平衡的原因，優化了模具的澆注系統。為模具設計人員設計依據。

關鍵詞：注塑；澆注系統；成型工藝

隨著塑料工業的快速發展，塑料產品的種類越來越多，結構也越來越復雜。注塑成型是塑料加工的主要方法之一。注塑成型是一個很復雜的過程，塑件成型材料不同、工藝參數不同、塑件結構不同都會影響塑件的成型質量[1]。在實際生產過程中，設計人員通常根據傳統經驗來選擇注塑成型工藝參數，這種方法需要反復不斷的試模，既浪費了材料，增加設計成本，又增長了生產周期[2]。文章以某遙控器下殼為例，利用moldflow軟件，預測了注塑成型過程中產生的質量缺陷，通過調整工藝參數和澆注系統。得到較好的成型工藝方案。

1 塑件的結構工藝性分析

本例的產品為某遙控器的下殼。利用UG三維設計軟件對該塑件進行實體造型。塑件的總體尺寸為162mm，寬度44.7mm，高度22mm。塑件外表面要求光亮，沒有縮痕，無瑕疵。遙控器下殼為非對稱結構，其壁厚為1.5mm，只是在遙控器電池殼底部有一個高4mm寬2mm的凸臺。塑件的材料為ABS，本例選擇GE plastics公司 cycoloy c2950。該材料推薦的工藝參數如表1所示。為了提高產品的生產率，模具采用一模兩件。其有限元模型如圖1所示。

2 充填分析

利用三維設計軟件將遙控器的外殼模型以igs格式導出，再將文件導入到moldflow軟件中。塑件的模型采用雙層面網格類型，全局網格邊長設為2.3mm。經修改網格后，模型網格的統計信息如表2所示。

塑件澆注系統的位置、形式和尺寸對塑件的成型性能和成型質量有很大的影響，本例針對此塑件的澆注系統設計了兩種方案。方案一如圖2所示，澆注系統的主流道長為80mm，始端直徑為3.5mm，椎體角度為3°，分流道的直徑為6mm，澆口為4個潛伏式澆口，位于遙控器內側壁處。

方案一的注射工藝具體設置如下：模具溫度、熔體溫度設置為系統推薦的溫度。注塑時間為0.9s，采用充填體積的99%來控制速度壓力切換點。保壓壓力設為充填壓力的80%，保壓時間為10s。設置完成后交計算機模擬計算。

計算機模擬完成后，從塑件的充填時間結果圖上看，如圖3所示。遙控器外殼的頭部和尾部為塑件的填充末端，塑件的充填時間為0.94649s，塑件在最后填充的時間為0.9149s和0.9461s，可以看出方案一產品最后充滿的注射時間相差0.0312s，填充較不平衡。速度壓力切換時壓力為134.6MPa，熔體充型末端的壓力分別為1.1MPa，45.81MPa。壓力差達到了44.71MPa，兩者之間的壓力差距較大，這樣會導致遙控器尾部出現過保壓現象，如圖4所示。另外，方案一的剪切速率為80988s-1。超出材料的最大剪切速率為40000s-1。由于剪切速率的大大超過了材料推薦的剪切速率，將導致塑料熔體在充型時發生降解。

通過方案一的充填分析結果可知，當遙控器尾部填充完成后，遙控器的頭部還有部分區域沒有填充完全，這就導致遙控器尾部壓力升高。并且其注射壓力達到了134.6MPa，使塑料熔體在流道的剪切速率增大，容易引起塑料熔體降解。針對上述存在的成型缺陷，方案二的澆注系統做了如下調整：（1）調整澆口位置和數量，使塑料熔體盡可能同時到達塑件的填充末端。（2）主流道的長度改為60mm，分流道的直徑增大到7mm。澆口改為點澆口，澆口位于電池盒中間的凸起部分，其末端直徑增大到1.5mm，始端直徑為2mm。（3）注射時間調整到1.2s。如圖5所示。

方案二的填充分析結果顯示塑件的注射時間為1.297s，其末端的填充時間相同。如圖6所示。在速度壓力切換型腔末端壓力差也降為0.097MPa，最高注射壓力為57.35MPa，如圖7所示。剪切速率降為32503s-1，如圖8所示。經過澆注系統的優化后，不僅使材料的剪切速率降低，防止塑件在填充過程中出現降解，而且使塑料熔體達到填充平衡。

3 結束語

文章以遙控器下殼作為分析研究對象，利用moldflow軟件分析出方案一的澆注系統存在充填不平衡、塑料熔體在填充時出現降解等缺陷。通過調整澆注系統的設計，達到消除缺陷的目的。

參考文獻

[1]王高潮.模具CAD——UGNX應用[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2]陸金更，王金燦，吳新燦，等.基于UG與Moldflow的手機外殼注塑模具設計[J].機械工程師，2014，5：118-119.

作者簡介：代洪慶，工作單位：黑龍江八一農墾大學工程學院。