基于Moldflow軟件的相機前蓋氣穴和熔接痕分析*

□ 耿海珍 □ 賈林玲 □ 黃國星

江門職業(yè)技術學院 機電技術系 廣東江門 529090

1 分析背景

相機前蓋是相機的一個重要外觀裝配零件,主要通過注塑成型來制造。為了提高注塑品質,達到美觀的效果,生產(chǎn)中常利用Moldflow有限元分析軟件來優(yōu)化相機前蓋注塑工藝。文獻[1]基于Moldflow軟件,采用一模兩腔潛伏型澆口對相機前蓋注塑成型工藝進行優(yōu)化設計,在保證滿足氣穴分布、熔接痕、最大變形量等與塑件質量密切相關因素要求的前提下,選擇合適的材料和最佳工藝參數(shù)組合。文獻[2]分別采用一模兩腔潛伏型澆口和一模兩腔側澆口,對相機前蓋的最大總變形量進行有限元分析,確定相機前蓋的最佳注塑方案。

為使基于Moldflow軟件的相機前蓋模擬分析更為全面和完善,筆者采用一模兩腔側澆口方案,對氣穴和熔接痕進行分析,并將分析結果與采用一模兩腔潛伏型澆口方案進行對比,得到各自方案的優(yōu)缺點。

2 相機前蓋概述

相機前蓋是一種比較典型的薄壁面殼零件,結構如圖1所示。相機前蓋外形尺寸為90 mm×65 mm×25 mm,周邊位置處壁厚為2 mm,側面有圓孔,精度為3級,要求有較高的強度和良好的外觀表面質量。材料選用Novodur P2MC ABS樹脂[3],性能參數(shù)見表1。

▲圖1 相機前蓋結構

表1 相機前蓋材料性能參數(shù)

3 網(wǎng)格劃分

高質量的網(wǎng)格是確保模擬分析結果高精確度的前提[4-5]。網(wǎng)格類型一般分為中性面、雙層面、三維實體網(wǎng)格三種。相機前蓋為薄壁塑料件,采用雙層面網(wǎng)格進行劃分。將相機前蓋簡化模型以Fusion網(wǎng)格形式導入Moldflow軟件,進行網(wǎng)格劃分和修復。網(wǎng)格統(tǒng)計結果顯示共有35 058個三角形單元。三角形縱橫比最小為1.157,最大為7.765,保持在推薦值6～8之間。匹配比為91.4%,高于90%的標準要求。自由邊數(shù)、交叉邊數(shù)、配向不正確的單元數(shù)、完全重疊的單元數(shù)均為零,表明有較高的精確度,滿足模流分析的要求。相機前蓋有限元網(wǎng)格模型如圖2所示。

▲圖2 相機前蓋有限元網(wǎng)格模型

4 成型工藝參數(shù)設置

確定最佳工藝參數(shù)組合,模具分流道直徑為4 mm,澆口直徑為1.8 mm,模溫為80 ℃,料溫為260 ℃,注射時間為2.5 s,保壓壓力為注射壓力的99%,保壓時間為10 s。

5 澆口位置分析

相機前蓋的尺寸不大,一個澆口完全能夠滿足注塑要求[6]。根據(jù)筆者對澆口位置的分析結果可知,最佳澆口位置位于相機前蓋的中心,如圖3所示。圖3中色標區(qū)域值為0表示澆口匹配性最佳,色標區(qū)域值為1表示澆口匹配性最差。在綜合最佳澆口位置與更好外觀要求的情況下,提出采用位于相機前蓋中心位置下表面的潛伏型澆口和位于相機前蓋側面的側澆口對氣穴和熔接痕進行模擬分析,澆口位置及型腔布置形式如圖4所示。

▲圖3 最佳澆口位置分析

6 氣穴分析

氣穴指塑料熔體填充型腔時,多股熔體前沿包裹

▲圖4 澆口位置與型腔布置形式

形成的空腔或熔料填充末端時因氣體無法從排氣槽排出而導致填充不完全的現(xiàn)象[7]。氣穴容易導致縮孔、縮坑等缺陷,進而使相機前蓋的強度降低,表面質量變差[8-10]。氣穴分布情況如圖5所示。

▲圖5 氣穴分布情況

圖5中小圓圈為相機前蓋產(chǎn)生氣穴的區(qū)域。側澆口產(chǎn)生的氣穴數(shù)量少,且多數(shù)氣穴分布在相機前蓋的周邊側壁面,位于相機前蓋的分型面上,氣體可以很容易地通過分型面及頂桿與模具配合的間隙排出,不會造成困氣現(xiàn)象。潛伏型澆口產(chǎn)生的氣穴數(shù)量多,且主要分布在相機前蓋外表面。

由氣穴分析結果可知,采用側澆口注塑方案,氣穴數(shù)量與位置在一定程度上優(yōu)于潛伏型澆口方案。

7 熔接痕分析

熔接痕是在注塑過程中,兩股或兩股以上塑料熔體相遇匯集,或者一股熔體分叉又合攏,并出現(xiàn)明顯流速差時,在相機前蓋表面形成形態(tài)結構和力學性能均異于塑件其它部分的一條刮痕或一條槽[11-13]。熔接痕的存在會降低相機前蓋的力學性能,影響外觀表面質量,因此要盡量減少熔接痕的數(shù)量,避免熔接痕出現(xiàn)在相機前蓋的關鍵部位,并要求保證產(chǎn)生熔接痕區(qū)域的機械強度。熔接痕分析結果如圖6所示。

由圖6可見,側澆口熔接痕數(shù)量較多,較明顯,并且有兩處熔接線較長,熔接痕的強度較低;潛伏型澆口熔接痕數(shù)量少,熔接線較短,且熔接痕強度高。

▲圖6 熔接痕分析結果

由熔接痕分析結果可知,潛伏型澆口方案的熔接痕位置更合理且強度更高,優(yōu)于側澆口方案。主要原因是,采用側澆口進行填充時,澆口位置不對稱,導致型腔對稱位置處的填充時間、冷卻時間及保壓情況不同,使相機前蓋在收縮、冷卻過程中產(chǎn)生差別。

8 分析技術路線

基于Moldflow軟件的相機前蓋注塑成型模擬分析技術路線如圖7所示。

▲圖7 相機前蓋注塑成型模擬分析技術路線

9 結束語

筆者基于確定的模具型腔布置和澆口形式,應用Modlflow軟件對相機前蓋氣穴和熔接痕進行了有限元分析。

分析結果表明:采用側澆口注塑方案,相機前蓋氣穴的數(shù)量與位置在一定程度上優(yōu)于采用潛伏型澆口方案;采用潛伏型澆口注塑方案,相機前蓋熔接痕的位置更合理,且強度更高。