基于AMI的雙色注射成型模擬分析

黃海龍++張雙

摘要：利用NX10.0軟件建立遙控器前殼雙色產品三維模型并完成內、外殼的裝配，以x_t格式導入AMI軟件，進行3D實體網格劃分，采用“充填+保壓+重疊注塑充填+重疊注塑保壓+翹曲”分析序列進行雙色注塑成型分析。對比塑件內、外層分析結果表明，內、外層同屬中速填充，體積收縮率和翹曲變形量在允許范圍內，接合面成型特征能夠保證兩種材料熔體的有效融合。AMI模擬分析結果為雙色注塑模具設計及成型工藝提供了重要的依據。

關鍵詞：雙色注塑；AMI；數值模擬；工藝參數

中圖分類號：TQ320.63文獻標識碼：B

Simulation Analysis of Two-colored Injection Molding Process based on AMI

HUANG Hailong， ZHANG Shuang

（Engineering Training Center， Jilin University， Changchun 130025， China）

Abstract： The remote control front shell two-colored product 3D model was created and assembled in NX10.0 software， then it was imported into AMI software as x_tformat， 3D mesh entities were meshed， and two-colored injection molding was simulation analyzed by using the sequence of “Flow + Overmolding Flow + Warp” in AMI software.The results compared plastic inner and outer flow analysis show thatinside and outside layer of plastic belong to medium-speed filling，volume shrinkage and warping deformation were also in the allowable range， the molding characteristics of joint surface could ensure effective fusion of two kinds of material melt. AMI simulation results offered important proof for the design and molding process of two-colored injection mould.

Key words：two-coloredinjection molding；AMI； numerical simulation； process parameters

1 引言

隨著塑料工業的發展，人們對塑料制品的需求在逐漸提高，雙色注塑成型技術的應用將兩種不同顏色或不同性能的材質分別塑化，并按一定的先后順序或同時注入模具型腔，從而得到兩種不同顏色或不同材質的塑料制品。不同顏色或不同材質融合于同一塑料制品，使塑件不僅外觀美觀，而且能夠充分利用不同材料性能的互補，極大地提高了塑料制品的性能和品質。雙色注塑成型滿足了人們對多樣化產品需求，因而得到了快速的發展和廣泛的應用[1-2]。

由于雙色注塑工藝是兩種材料的順序注射，其成型工藝復雜，且對不同材料之間的黏結性和兼容性要求高，因此如何降低接合面內應力，使不同材料有效交叉融合，提高成型塑件完整性，成為當前雙色注塑工藝的研究重點。本文以遙控器前殼雙色塑件為例，借助AMI（Autodesk Moldflow Insight）軟件的熱塑性重疊注射模塊對其雙色注塑成型過程進行數值模擬分析，獲得合適的成型工藝參數，為雙色注塑模具設計及成型工藝提供了重要的依據[3-4]。

2產品結構分析

遙控器前殼為典型的薄壁雙色塑件，內層厚度1.5mm，內側有較多加強筋，材料為純白色丙烯腈（ABS/PC），具有較高的強度、較好的耐溫、耐候和成型性；外層厚度1～1.5mm，中間厚，邊緣薄，邊緣具有光滑過渡圓角，材料為透明的聚甲基（PMMA），具有較高的化學穩定性和透明性能，機械強度高，尺寸穩定。產品由于外層透明，成型過程中要求外層內部不能有明顯的氣穴和熔接痕，表面不能出現流紋，內、外層黏接牢固，整體翹曲變形要小，與后殼具有較好的配合性。

3有限元模擬

3.1 產品結構模型建立

利用NX10.0軟件分別建立遙控器前殼內層和外層三維模型，并直接完成內、外層的裝配，由于內層內側的加強筋和外層外側周邊圓角對塑件整體成型影響甚微，但是會直接影響有限元模型網格劃分的質量，故在三維結構模型中直接去除影響有限元模型的加強筋和小圓角，對模型進行簡化，之后以x_t格式導出并導入AMI軟件[5]。

3.2網格模型建立

在雙色成型數值模型分析中，由于需要考慮翹曲變形對遙控器前殼產品質量的影響，因此采用3D網格類型進行網格劃分，一次注射（內層）要求無凝料，且外觀無瑕疵，采用熱流道邊緣點澆口進膠，二次注射（外層）材料透明，且要求包覆內層，為便于進膠，且防止過大的剪切導致熔料飛濺，形成流紋和氣泡，故外層采用冷流道邊緣扇形澆口進膠[6]，內、外層有限元模型如圖1所示。

3.3工藝參數設置

成型過程采用AMI軟件熱塑性塑料重疊注塑中的“充填+保壓+重疊注塑充填+重疊注塑保壓+翹曲”分析序列進行數值模擬分析，內層材料選用AMI軟件材料庫中的LG Chemical Lupoy HR5005A，推薦成型工藝：模具溫度80℃，熔體溫度235℃；外層材料選用AMI材料庫中的LG MMA Co Ltd PMMA IH-830，推薦成型工藝：模具溫度70℃，熔體溫度245℃。內、外層成型采用推薦的模具溫度和熔體溫度，內層冷卻時間2s，外層冷卻時間10s，內、外層保壓壓力90%，其它工藝參數默認。

4試驗結果分析

4.1充填分析

從充填分析結果圖2可以看出，內層充填時間0.4676s，外層充填時間0.5192s，內、外層同屬中速填充，充填時間相近，有利于統籌生產周期，提高生產效率，符合雙色成型生產要求[7]。

4.2注射壓力分析

從注射位置壓力曲線分析結果圖3可以看出，內層填充最大注射壓力139.7Mpa，外層填充最大注射壓力116.4Mpa，在雙色注塑機選用時，保證所需最大注射壓力應小于注塑機額定注射壓力的80%，即選用最大注射壓力大于175Mpa的注塑機即可。

4.3鎖模力分析

從鎖模力曲線分析結果圖4可以看出，內層成型最大鎖模力41.78t，外層成型最大鎖模力66.05t，在雙色注塑機選用時，保證所需最大鎖模力應低于注塑成型設備最大鎖模力的80%，即選用鎖模力大于82t的注塑機即可。

4.4體積收縮率分析

從體積收縮率分析結果圖5可以看出，內層最大體積收縮率4.204%，外層最大體積收縮率6.614%，從平均體積收縮率分布彩圖可以看出外層體積收縮率大于內層體積收縮率。對于雙色注塑成型來說，當外層體積收縮率大于內層時，有利于兩種材料更好地黏合，可以增強結合面的強度，但是過大的收縮率易引起塑件翹曲變形[8]。

4.5熔接痕分析

從熔接痕分析結果圖6可以看出內、外層在流動填充過程中熔接痕出現的位置，查詢熔接痕兩側的熔料溫度與壓力，溫度降均在20℃以內，波前壓力降較小，故熔接痕兩側料流能夠很好融合[9]，基本不會影響塑件內、外層塑件的成型質量，故可以忽略不計。

4.6翹曲變形分析

從翹曲變形分析結果圖7可以看出，遙控器雙色塑件整體翹曲變形量0.6375mm，并且最大翹曲變形位置位于兩端，為進一步減小翹曲變形量，在模具設計時，需加強產品兩端部的冷卻或者對雙色模具進行翹曲變形反補償修整[10]。

5結論

本文以遙控器外殼為研究對象，利用AMI軟件雙色重疊注塑模塊對雙色塑件注塑成型過程進行模擬，通過數值模擬分析結果可以確定遙控器重疊注射成型過程中的注射壓力、注射速率、保壓壓力、保壓時間、冷卻時間、鎖模力等成型工藝參數，預測熔接痕狀況，控制產品的體積收縮與翹曲變形，并為冷卻系統設計、模具設計、注塑機的選取提供了數據參考。

參 考 文獻

[1]沈洪雷，徐瑋. 雙色注射成形技術及模具設計[J]. 電加工與模具，2008，04：56-59.

[2]馮剛，田雅萍，張朝閣，江平. 雙色注射成型技術研究進展[J]. 工程塑料應用，2014，08：111-115.

[3]夏建生，竇沙沙. Moldflow/MPI在雙色注射成型中的應用[J]. 模具工業，2009，01：12-15.

[4]胡開元，王雷剛，黃瑤. 注塑工藝參數對雙色注射成型影響分析[J]. 現代塑料加工應用，2009，06：37-40.

[5]李冬梅，徐巖，賈建波，王慎波. 雙色電器外殼的注射成型[J]. 中國塑料，2010，03：68-71.

[6]孫國棟，劉長華. 基于Moldflow軟件的雙色注射成型過程研究[J]. 塑料工業，2016，01：48-50+66.

[7]李佳. 雙色注塑塑件CAE模擬研究[J]. 機電信息，2014，36：114-115.

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[9]孫壽云，王輝. 基于MPI二次開發及正交試驗的注塑制品熔接痕性能的優化設計[J]. 模具技術，2012，01：15-19+26.

[10]周建安. 基于Moldflow的雙色注射模設計[J]. 模具工業，2012，01：58-62.