基于Moldflow塑料插座底板的模流分析

王　波

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089)

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基于Moldflow塑料插座底板的模流分析

王波

(西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089)

摘要：以插座底板為例，應(yīng)用Moldflow軟件對插座底板的塑件最佳澆口位置進(jìn)行分析，并進(jìn)行澆注系統(tǒng)設(shè)計和冷卻系統(tǒng)設(shè)計。應(yīng)用Moldflow軟件對插座底板進(jìn)行模流分析，重點對充填、流動的整個注射過程和塑件的翹曲變形進(jìn)行了分析。通過分析，找出了注射和成型過程中存在的問題以及出現(xiàn)的缺陷，以便于確定最佳工藝參數(shù)。采用該方法可以大大提高模具的設(shè)計效率，提高塑件的質(zhì)量，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，有效地節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：Moldflow；注射；模流分析；插座底板

隨著塑料加工行業(yè)的發(fā)展，注射成型已成為塑料制品的重要成型加工方法。在注射成型過程中，工藝參數(shù)的確定尤為重要，但是傳統(tǒng)設(shè)計方法都是靠設(shè)計者的經(jīng)驗來完成。從20世紀(jì)80年代開始，注射模CAE技術(shù)發(fā)展基本成熟，國際上出現(xiàn)了很多的專業(yè)商品化軟件。目前，國內(nèi)外應(yīng)用最多的是Moldflow軟件，該軟件可以對注射成型過程中的模流進(jìn)行分析，從而能夠迅速修改設(shè)計方案，有效降低成本和縮短生產(chǎn)周期[1-2]。

本文應(yīng)用Moldflow軟件對家用插座底板的注射成型過程進(jìn)行分析，重點對充填、流動和翹曲等進(jìn)行模流分析。根據(jù)分析結(jié)果，確定最佳注射成型工藝參數(shù)。

1塑件的有關(guān)信息

該產(chǎn)品為常見的插座底板(見圖1)，使用的塑料為聚碳酸酯(PC)。

圖1　塑件圖

2澆注系統(tǒng)設(shè)計

澆注系統(tǒng)是注射機(jī)注入模具型腔的重要通道，應(yīng)用Moldflow軟件可以方便地設(shè)計澆注系統(tǒng)[3-5]，并可以進(jìn)行模擬注射。首先，應(yīng)用Moldflow軟件對塑件的最佳澆口位置進(jìn)行分析(見圖2)，由圖2可以看出，最佳澆口位置位于塑件的上表面；其次，根據(jù)塑件的外形特征和澆口的設(shè)計位置，采用一模兩腔的對稱方式設(shè)計；最后，應(yīng)用Moldflow軟件的向?qū)?chuàng)建方式對流道進(jìn)行設(shè)計，澆注系統(tǒng)如圖3所示。

圖2　模具澆口的最佳位置　　　圖3　澆注系統(tǒng)

3冷卻系統(tǒng)創(chuàng)建

圖4　冷卻系統(tǒng)

在注射成型過程中，冷卻對塑件質(zhì)量的影響非常大，冷卻效果將直接影響塑件的外觀質(zhì)量、力學(xué)性能等。在整個冷卻過程中，冷卻時間將直接影響塑件的成型周期，進(jìn)而影響產(chǎn)品成本，因此，冷卻系統(tǒng)設(shè)計的合理性將直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和成本。在Moldflow軟件中，冷卻系統(tǒng)可以采用冷卻回路向?qū)Чδ苓M(jìn)行創(chuàng)建(見圖4)。

4模流分析

4.1充填、流動分析

充填、流動分析為模擬塑料注射的全過程，預(yù)測塑件在模具型腔中的充填流動行為，通過充填、流動分析結(jié)果可以查看塑件的充填、流動行為是否合理。分析結(jié)果主要包括充填時間、溫度、壓力和表面質(zhì)量缺陷等[6-7](見圖5)。

圖5　充填、流動分析結(jié)果

由圖5a可以看出，該塑件充填時間為1.842 s；由圖5b可以看出，塑件模腔內(nèi)最高平均溫度為298.3 ℃，沒有超過PC的降解溫度(320～340 ℃)；圖5c顯示了塑件上各點在整個注射過程中的壓力變化，可知模腔充填壓力最大值為81.78 MPa；圖5d顯示了塑件的體積收縮率情況，最大值為9.827%，位置位于凸耳的下方，收縮不均勻；圖5e 顯示了塑件出現(xiàn)氣穴的主要位置，需在此位置考慮排氣；圖5f 顯示了鎖模力隨時間的變化情況，給用戶提供了鎖模力的參考值，最大值約為35 t。

4.2翹曲分析

塑件在成型過程中，由于冷卻不均勻、收縮不同步和分子配向性效應(yīng)等原因可導(dǎo)致翹曲變形，翹曲分析的結(jié)果如圖6所示。

圖6　翹曲分析結(jié)果

從圖6可以看出，總體翹曲變形量為0.277 8 mm，X方向翹曲變形量為0.245 9 mm，Y方向翹曲變形量為0.216 2 mm，Z方向翹曲變形量為0.147 9 mm。整個翹曲量不大，滿足設(shè)計要求，不會影響將來的裝配。

5結(jié)語

基于Moldflow軟件的注射成型過程模流分析，可以很好地發(fā)現(xiàn)在注射成型過程中存在的問題和缺陷，從而幫助設(shè)計者及時發(fā)現(xiàn)和修改，提高試模的成功率，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高塑件質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯彭光宇

Mold Flow Analysis based on Moldflow Plastics Socket Bottom

WANG Bo

(Xi’an Aeronautical Polytechnic Institute, Xi’an 710089, China)

Abstract：The best gate location of plastic parts of the socket is analyzed based on the Moldflow software，and the design of pouring system and cooling system is presented. At the same time, through the Moldflow software to the socket bottom plate for the mold flow analysis, the filling and the flow of the entire injection process is preseated, and the plastic part's warping deformation is mainly analyzed. The problems and the defects in the process of injection molding are found, and it is convenient to determine the optimum process parameters. This method can greatly improve the design efficiency, improve the quality of plastic parts, shorten the production cycle and save the cost effectively.

Key words:Moldflow，injection，mold flow analysis，socket bottom

收稿日期：2015-03-25

作者簡介：王波(1979-)，男，講師，主要從事機(jī)械CAD/CAM技術(shù)與應(yīng)用等方面的研究。

中圖分類號：TP 391.7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A