基于moldflow笔记本顶盖的模流分析

李笑笑，黄建辉，甘芳芳，黄靖雯

（桂林理工大学机械与控制学院，广西 桂林541004）

塑料是笔记本外壳的主要材料，笔记本的外壳要承担着保护笔记本电脑的作用以及具有良好的散热性能，除此之外还要把产品做得轻便，以便携带。目前，笔记本电脑基本上都考虑用塑料材料来成型笔记本的外壳，本文以某笔记本顶盖为研究对象，运用Moldflow软件对其进行流动、冷却、翘曲的模流分析并对结果评估，再通过不同的方案对比，优化工艺参数，使笔记本顶盖得到很好的成形，为实际生产提供指导依据。

1 笔记本顶盖以及材料

华硕笔记本外壳（见图1）的外形尺寸复杂（该产品尺寸适中，长度为390 mm，宽度为267 mm，其中有圆柱、倒扣、凸台、凹槽等复杂的细节特征。不均匀壁厚，最大的壁厚是3 mm，最小的壁厚有0.75 mm，塑件材料为PC+ABS）。

图1 浇口设置方案图

2 模流分析

根据软件的成型窗口分析得出推荐工艺最大注塑压力180 MPa、模具温度95℃、熔体温度360℃、注塑时间0.7 347 s，开模时间为5 s，顶出温度为137℃，速度/压力切换为填充体积的99%，不考虑模具热膨胀。

2.1浇口位置设计分析

笔记本外壳的注塑的浇口选取了四个方案进行分析对比，浇口个数分别是4，6，6，8浇口方案图如图2所示。

图2 浇口设置方案图

2.1.1填充时间分析

图3所示为熔体填充时间，各个方案的填充时间分别为 0.7 355 s，0.6 311 s，0.6 379 s，1.472 s，均没有出现短射、迟滞现。方案2填充时间最短。

图3 填充时间分布

2.1.2流动前沿温度分析

材料在型腔内流动时的温度即为熔体的流动前沿温度，由于模具型腔在开始时没有熔体填充，温度比较低，刚注塑进入型腔的熔体温度带动整个型腔的温度变化，因此模具内的温度一冷一热的变化就形成了温度差（流动前沿温度），这样的温度差不能太大，流动前沿的温度变化过大会导致塑件在成型后出现产品起翘等缺陷的产生。一般的温度变化在20℃之内是可以接受的。各个方案的温度差为10.6℃，4℃，6.7℃，5℃，方案2温度差最少。如图4所示。

图4 流动前沿温度分布

2.1.3气穴分析

塑料熔体在型腔内流动由于塑料材料熔体的冷却收缩或者模具内热外冷的温度变化都会使得模具内和熔体流动时产生气体，模具型腔内的空气和水分在模具内的高温度下就会生成一些低分子的挥发性气体，而这些在型腔内的气体不能及时的排出时便会产生气穴，气穴不仅影响着塑件表面的质量和美观度，严重的气穴甚至会导致塑件的表面被烧焦等缺陷的产生。气穴过多不仅影响到塑件的表面外观，过多的气穴还会影响到塑件的强度，因此在选择最佳的方案时要选择气穴产生最少的方案最佳。各个方案的气穴分析图如图5所示。

从图看出，方案2的气穴数最少，在选择成型件气穴的排布上尽量选择气穴排布在边缘的方案有利于气体的排出，排布在模具中间的气穴可以在模具增设排气孔，气穴分布在分型面上和在顶杆出的位置也能顺利排出气体。

图5 各个方案的气穴分析图

2.1.4翘曲变形分析

塑件翘曲的类型按照形状可分为拱形和马鞍形翘曲，其产生的原因主要是熔体流动性的差异和型腔内压力的差异以及不均匀的冷缩造成的。塑件的起翘不仅影响到产品的外观，还影响到产品的质量、性能、使用要求等，比较严重的起翘变形根本不能满足客户对产品的要求。在检测分析时，可以在软件中对分析的结果调节比例因子，将对比结果放大数倍后更有利于对比分析得出结果。塑件起翘的对比图如图6所示。从图中看出方案2翘曲变形量最少，故此方案注塑成型为最佳。

图6 翘曲分布

从数据上得出结论方案2的浇注系统最为合适，故采用第二套方案接着分析冷却系统。

2.2冷却水路的建立与分析

采用方案2进行流道的构建（图7），采用了4套冷却水路进行分析对比，其中采用了8 mm和10 mm两种冷却水管直径大小。水路设置方案如图8所示。其中管道的热传导系数为1，管道的粗糙度为0.05，各个方案不同的除了管道的形状布置外还有管道的直径，分别为8 mm和10 mm的冷却水路。

图7 最佳浇筑方案

图8 冷却水路分布图

通过冷却水路的分析得出，方案1进出水口最大温差为2℃，温差值较小，达到了塑件冷却要求，不会造成冷却不均。综合考虑冷却水路方案1最为合适。

3 结束语

运用Moldflow对笔记本顶盖注塑成型过程进行了模拟分析，建立四个浇口方案通过填充时间、流动前沿温度、熔接痕分析、气穴、翘曲分析对比后获得最佳的浇口位置，然后通过四个方案的对比得出最佳的冷却水路方案。分析结果表明填充、冷却效果良好无明显的注塑缺陷。