基于Moldflow软件的注塑件浇注系统优化

摘 要：以Moldflow软件为平台，模拟了某注塑件的注塑成型过程。根据模拟结果，分析了造成充填不平衡的原因，优化了模具的浇注系统。为模具设计人员设计依据。

关键词：注塑；浇注系统；成型工艺

随着塑料工业的快速发展，塑料产品的种类越来越多，结构也越来越复杂。注塑成型是塑料加工的主要方法之一。注塑成型是一个很复杂的过程，塑件成型材料不同、工艺参数不同、塑件结构不同都会影响塑件的成型质量[1]。在实际生产过程中，设计人员通常根据传统经验来选择注塑成型工艺参数，这种方法需要反复不断的试模，既浪费了材料，增加设计成本，又增长了生产周期[2]。文章以某遥控器下壳为例，利用moldflow软件，预测了注塑成型过程中产生的质量缺陷，通过调整工艺参数和浇注系统。得到较好的成型工艺方案。

1 塑件的结构工艺性分析

本例的产品为某遥控器的下壳。利用UG三维设计软件对该塑件进行实体造型。塑件的总体尺寸为162mm，宽度44.7mm，高度22mm。塑件外表面要求光亮，没有缩痕，无瑕疵。遥控器下壳为非对称结构，其壁厚为1.5mm，只是在遥控器电池壳底部有一个高4mm宽2mm的凸台。塑件的材料为ABS，本例选择GE plastics公司 cycoloy c2950。该材料推荐的工艺参数如表1所示。为了提高产品的生产率，模具采用一模两件。其有限元模型如图1所示。

2 充填分析

利用三维设计软件将遥控器的外壳模型以igs格式导出，再将文件导入到moldflow软件中。塑件的模型采用双层面网格类型，全局网格边长设为2.3mm。经修改网格后，模型网格的统计信息如表2所示。

塑件浇注系统的位置、形式和尺寸对塑件的成型性能和成型质量有很大的影响，本例针对此塑件的浇注系统设计了两种方案。方案一如图2所示，浇注系统的主流道长为80mm，始端直径为3.5mm，椎体角度为3°，分流道的直径为6mm，浇口为4个潜伏式浇口，位于遥控器内侧壁处。

方案一的注射工艺具体设置如下：模具温度、熔体温度设置为系统推荐的温度。注塑时间为0.9s，采用充填体积的99%来控制速度压力切换点。保压压力设为充填压力的80%，保压时间为10s。设置完成后交计算机模拟计算。

计算机模拟完成后，从塑件的充填时间结果图上看，如图3所示。遥控器外壳的头部和尾部为塑件的填充末端，塑件的充填时间为0.94649s，塑件在最后填充的时间为0.9149s和0.9461s，可以看出方案一产品最后充满的注射时间相差0.0312s，填充较不平衡。速度压力切换时压力为134.6MPa，熔体充型末端的压力分别为1.1MPa，45.81MPa。压力差达到了44.71MPa，两者之间的压力差距较大，这样会导致遥控器尾部出现过保压现象，如图4所示。另外，方案一的剪切速率为80988s-1。超出材料的最大剪切速率为40000s-1。由于剪切速率的大大超过了材料推荐的剪切速率，将导致塑料熔体在充型时发生降解。

通过方案一的充填分析结果可知，当遥控器尾部填充完成后，遥控器的头部还有部分区域没有填充完全，这就导致遥控器尾部压力升高。并且其注射压力达到了134.6MPa，使塑料熔体在流道的剪切速率增大，容易引起塑料熔体降解。针对上述存在的成型缺陷，方案二的浇注系统做了如下调整：（1）调整浇口位置和数量，使塑料熔体尽可能同时到达塑件的填充末端。（2）主流道的长度改为60mm，分流道的直径增大到7mm。浇口改为点浇口，浇口位于电池盒中间的凸起部分，其末端直径增大到1.5mm，始端直径为2mm。（3）注射时间调整到1.2s。如图5所示。

方案二的填充分析结果显示塑件的注射时间为1.297s，其末端的填充时间相同。如图6所示。在速度压力切换型腔末端压力差也降为0.097MPa，最高注射压力为57.35MPa，如图7所示。剪切速率降为32503s-1，如图8所示。经过浇注系统的优化后，不仅使材料的剪切速率降低，防止塑件在填充过程中出现降解，而且使塑料熔体达到填充平衡。

3 结束语

文章以遥控器下壳作为分析研究对象，利用moldflow软件分析出方案一的浇注系统存在充填不平衡、塑料熔体在填充时出现降解等缺陷。通过调整浇注系统的设计，达到消除缺陷的目的。

参考文献

[1]王高潮.模具CAD——UGNX应用[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2]陆金更，王金灿，吴新灿，等.基于UG与Moldflow的手机外壳注塑模具设计[J].机械工程师，2014，5：118-119.

作者简介：代洪庆，工作单位：黑龙江八一农垦大学工程学院。