基于Moldflow軟件的指紋盒后蓋面板的澆口分析及驗證

左繼紅，劉麗麗

（1. 湖南鐵道職業技術學院 機車車輛學院，湖南 株洲 412001；2. 湖南工業大學 機械工程學院，湖南 株洲 412001）

Moldflow軟件可以生動直觀地反映塑料流體的流動，從而解決產品成型問題［1-7］。在模具設計中，澆口形式在注塑模具澆注系統中非常重要，直接影響產品的成型。澆口形式有點澆口、側澆口、扇形澆口、盤形澆口、環形澆口、平縫式澆口、潛伏澆口等。傳統的模具設計人員根據經驗選擇澆口形式，再根據產品的缺陷調整澆口類型，這樣會增加產品的生產周期，提高生產成本［8-11］。本工作利用Moldflow軟件對某款指紋盒后蓋面板澆口方案進行流動和翹曲變形分析，根據產品特征，選用兩種進膠方案（即點澆口和側澆口）進行比較，根據Moldflow軟件模擬結果選擇最佳進膠方案，最后，用塑件實際成型證明Moldflow軟件分析的可靠性。

1 塑件分析

指紋盒后蓋面板形狀見圖1。所用材料為高密度聚乙烯，柔軟而且有韌性，材料易變形，但指紋機和指紋盒裝配對公差要求不高。本塑件主要外形尺寸為65 mm×35 mm，壁厚1 mm，邊壁有一個半開放式螺孔，結構簡單。

圖1 指紋盒后蓋面板形狀Fig.1 Fingerprint box panel

2 Moldflow軟件分析結果

2.1 網格劃分及型腔布局

指紋盒后蓋面板是薄壁，采用Moldflow軟件對后蓋面板進行流動及翹曲變形分析，塑件具有薄壁特征網格類型，選擇雙層面網格，網格創建在模型壁厚的中間處，網格模型匹配率高于85%，劃分網格邊長為1 mm，網格縱橫比修復后小于6，無自由邊、非交疊邊及無交叉單元。

指紋盒后蓋面板結構簡單，設計為一模四腔中心對稱。采用東芝機械有限公司的280T型注塑機，螺桿直徑60 mm，最大行程330 mm，最大注射壓力196 MPa，最大注射速率263 cm3/s。

2.2 澆口類型選擇

從產品性質分析有兩種方案。一種方案采取點澆口，即直接從產品上進膠，又稱細水口進膠；另外一種方案采取側邊進膠，即在產品上設計一個進口，后期刮掉，又稱大水口進膠。

2.3 充填流動分析

從圖2可以看出：采用細水口進膠時，充填時間為1.286 0 s，雖然充填流動比較平衡，但是在遠離澆口一側有明顯滯流及短射現象；采用大水口進膠時，充填時間為0.938 4 s，較細水口進澆的充填時間短，流動更加平衡，并且無滯流及短射現象。

圖2 充填流動分析Fig.2 Filling flow analysis

2.4 注射壓力分析

從圖3a可以看出：采用細水口進膠，最大注射壓力為137.50 MPa，型腔內的最大壓力達93.15 MPa。型腔內壓力超過80.00 MPa，產品易出現飛邊現象，并且產品遠離澆口位置處與澆口位置處壓力差超過70.00 MPa，會造成保壓困難。從圖3b可以看出：采用大水口進膠，最大注射壓力為104.20 MPa，遠離澆口位置處與澆口位置處壓力差不超過34.00 MPa，與細水口進膠相比，注射壓力較小，比較有優勢。

圖3 注射壓力分析Fig.3 Injection pressure analysis

2.5 熔接痕分析

從圖4可以看出：采取細水口進膠，在澆口之間明顯存在熔接痕，影響產品的外觀，而采用大水口進膠，基本上沒有出現熔接痕。

圖4 熔接痕分析Fig.4 Weld line analysis

2.6 翹曲變形分析

從圖5和圖6可以看出：采用細水口進膠，x向、y向、z向翹曲變形量分別為2.212 0，1.208 0，5.587 0 mm；而采用大水口進膠，x向、y向、z向翹曲變形量分別降至0.880 2，1.005 0，0 mm，說明采用大水口進膠可以滿足產品的功能要求。

圖5 細水口進膠的翹曲變形分析Fig.5 Analysis on warpage of fine nozzle gating

圖6 大水口進膠的翹曲變形分析Fig.6 Warpage analysis of large water inlet gating

3 塑件生產驗證

從圖7可以看出：采用細水口進膠生產的制品出現短射不成型，并且變形嚴重，Moldflow軟件分析的細水口進膠產品參數也出現滯流及短射現象，并且翹曲變形填充也不平衡，Moldflow軟件分析與實際產品相符；采用Moldflow軟件進行大水口進膠后，制品流動平衡，無飛邊，無滯流及短射，實際生產的產品翹曲變形量也較小，符合安裝要求。

圖7 實際成型制品Fig.7 Actual molded products

4 結論

a）指紋盒后蓋是具有薄壁特征結構的塑件，結構簡單，設計為一模四腔中心對稱。

b）采用Moldflow軟件對細水口進膠和大水口進膠兩種方案進行對比，采用大水口進膠的充填時間短，注射壓力小，幾乎無熔接痕且翹曲變形量小。

c）實際生產過程中，設計了細水口進膠和大水口進膠兩種方案，實際生產的制品表明，采用大水口進膠充填平衡，翹曲變形量小，符合安裝要求，同時也驗證了Moldflow軟件分析的結果與實際產品成型一致，可以指導模具設計。