MoldFlow在注塑模具设计中的应用

熊杰

摘要：MoldFlow能够为设计人员和模具制作人员提供指导，通过仿真来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性，并且MoldFlow的几何图形支持可以在最终设计决策前试验假定方案。本文对MoldFlow软件在塑料注塑成型过程中的作用及其整体结构进行了介绍。

关键词：MoldFlow 注塑模具 设计

中图分类号：TP391.77 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0109-01

塑料产品从设计到生产是一个复杂的过程，包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等程序，需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师和熟练操作工人共同完成，是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计与制造已越来越难以满足市场激烈竞争的需要，计算机技术的运用正从各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。

MoldFlow软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助工程师验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。该软件能够为设计人员和模具制作人员提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性。无论薄壁零件还是厚壁坚固的零件，MoldFlow的几何图形支持可以帮助用户在最终设计决策前试验假定方案。

1 MoldFlow软件的组成

MoldFlow软件主要包括三部分：

（1）MoldFlow Plastics Advisers（产品优化顾问，简称MPA）。塑料产品设计师在设计完产品后，运用MPA软件模拟分析，在很短的时间内就可以得到优化的产品设计方案，并确认产品表面质量。

（2）MoldFlow Plastics Insight（注塑成型模拟分析，简称MPI）。对塑料产品和模具进行深入分析，可以在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析，包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩、气体辅助成型分析等，使模具设计师在设计阶段就找出产品可能出现的缺陷，提高一次试模的成功率。

（3）MoldFlow Plastics Xpert（注塑成型过程控制专家，简称MPX）。集软硬件为一体的注塑成型品质控制专家，可以直接与注塑机控制器相连，进行工艺优化和质量监控，自动优化注塑周期、降低废品率及监控整个生产过程。

2 MoldFlow软件在注塑模设计中的作用

（1）优化塑料制品。运用MoldFlow软件，可以得到制品的实际最小壁厚，优化制品结构，降低材料成本，缩短生产周期，保证制品能全部充满。

（2）优化模具结构。运用MoldFlow软件，可以得到最佳的浇口数量与位置，合理的流道系统与冷却系统，并对型腔尺寸、浇口尺寸、流道尺寸和冷却系统尺寸进行优化，在计算机上进行试模、修模，大大提高模具质量，减少修模次数。

（3）优化注塑工艺参数。运用MoldFlow软件，可以确定最佳的注射压力、保压压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压时间和冷却时间，得以注塑出最佳的塑料制品。

3 MPI软件的主要模块

（1）模型输入与修复。MPI有三种分析方法，即基于中心面的分析、基于表面的分析和三维分析。中心面既可运用MPI软件的造型功能完成，也可从其它CAD模型中抽取再编辑；表面分析模型与三维分析模型直接读取其它CAD模型，如快速成型格式（STL）、IGES、STEP、Pro/E模型、UG模型等。模型输入后，软件提供了多种修复工具，得以生成既能得到准确结果，又能减少分析时间的网格。

（2）塑料材料与注塑机数据库。材料数据库包含了超过4000种塑料材料的详细数据，注塑机数据库包含了290种商用注塑机的运行参数，而且这两个数据库对用户是完全开放的。

（3）流动分析。分析塑料在模具中的流动，并且优化模腔的布局、材料的选择、填充和保压的工艺参数。

（4）冷却分析。分析冷却系统对流动过程的影响，优化冷却管道的布局和工作条件，与流动分析相结合，可以得到完美的动态注塑过程。

（5）翘曲分析。分析整个塑件的翘曲变形，包括线形、线形弯曲和非线形，同时指出产生翘曲的主要原因以及相应的改进措施。

（6）纤维填充取向分析。塑件纤维取向对采用纤维化塑料的塑件性能（如拉伸强度）有重要影响。MPI软件使用一系列集成的分析工具来优化和预测整个注塑过程的纤维取向，使其分布合理，从而有效地提高该类塑件的性能。

（7）优化注塑工艺参数。根据给定的模具、注塑机、塑件材料等参数以及流动分析结果自动产生控制注塑机的填充保压曲线，从而免除了在试模时对注塑机参数的反复调试。

（8）结构应力分析。分析塑件在受外界载荷情况下的机械性能，在考虑注塑工艺的条件下，优化塑件的强度和刚度。

（9）确定合理的塑料收缩率。MPI通过流动分析结果确定合理的塑料收缩率，保证模腔的尺寸在允许的公差范围内，从而减少塑件废品率，提高产品质量。

（10）气体辅助成型分析。模拟气体辅助注射成型过程，对整个成型过程进行优化。

（11）特殊注塑成型过程分析。MPI可以模拟共注射、反应注射、微芯片封装等特殊的注射成型过程，并对其进行优化。

4 结语

本文分别从MoldFlow软件的组成、MoldFlow软件在注塑模设计中的作用、MPI软件的主要模块等方面对MoldFlow软件在塑料注塑成型过程中的作用及其整体结构进行了介绍。