基于Moldflow软件的相机前盖气穴和熔接痕分析*

□ 耿海珍 □ 贾林玲 □ 黄国星

江门职业技术学院 机电技术系 广东江门 529090

1 分析背景

相机前盖是相机的一个重要外观装配零件,主要通过注塑成型来制造。为了提高注塑品质,达到美观的效果,生产中常利用Moldflow有限元分析软件来优化相机前盖注塑工艺。文献[1]基于Moldflow软件,采用一模两腔潜伏型浇口对相机前盖注塑成型工艺进行优化设计,在保证满足气穴分布、熔接痕、最大变形量等与塑件质量密切相关因素要求的前提下,选择合适的材料和最佳工艺参数组合。文献[2]分别采用一模两腔潜伏型浇口和一模两腔侧浇口,对相机前盖的最大总变形量进行有限元分析,确定相机前盖的最佳注塑方案。

为使基于Moldflow软件的相机前盖模拟分析更为全面和完善,笔者采用一模两腔侧浇口方案,对气穴和熔接痕进行分析,并将分析结果与采用一模两腔潜伏型浇口方案进行对比,得到各自方案的优缺点。

2 相机前盖概述

相机前盖是一种比较典型的薄壁面壳零件,结构如图1所示。相机前盖外形尺寸为90 mm×65 mm×25 mm,周边位置处壁厚为2 mm,侧面有圆孔,精度为3级,要求有较高的强度和良好的外观表面质量。材料选用Novodur P2MC ABS树脂[3],性能参数见表1。

▲图1 相机前盖结构

表1 相机前盖材料性能参数

3 网格划分

高质量的网格是确保模拟分析结果高精确度的前提[4-5]。网格类型一般分为中性面、双层面、三维实体网格三种。相机前盖为薄壁塑料件,采用双层面网格进行划分。将相机前盖简化模型以Fusion网格形式导入Moldflow软件,进行网格划分和修复。网格统计结果显示共有35 058个三角形单元。三角形纵横比最小为1.157,最大为7.765,保持在推荐值6～8之间。匹配比为91.4%,高于90%的标准要求。自由边数、交叉边数、配向不正确的单元数、完全重叠的单元数均为零,表明有较高的精确度,满足模流分析的要求。相机前盖有限元网格模型如图2所示。

▲图2 相机前盖有限元网格模型

4 成型工艺参数设置

确定最佳工艺参数组合,模具分流道直径为4 mm,浇口直径为1.8 mm,模温为80 ℃,料温为260 ℃,注射时间为2.5 s,保压压力为注射压力的99%,保压时间为10 s。

5 浇口位置分析

相机前盖的尺寸不大,一个浇口完全能够满足注塑要求[6]。根据笔者对浇口位置的分析结果可知,最佳浇口位置位于相机前盖的中心,如图3所示。图3中色标区域值为0表示浇口匹配性最佳,色标区域值为1表示浇口匹配性最差。在综合最佳浇口位置与更好外观要求的情况下,提出采用位于相机前盖中心位置下表面的潜伏型浇口和位于相机前盖侧面的侧浇口对气穴和熔接痕进行模拟分析,浇口位置及型腔布置形式如图4所示。

▲图3 最佳浇口位置分析

6 气穴分析

气穴指塑料熔体填充型腔时,多股熔体前沿包裹

▲图4 浇口位置与型腔布置形式

形成的空腔或熔料填充末端时因气体无法从排气槽排出而导致填充不完全的现象[7]。气穴容易导致缩孔、缩坑等缺陷,进而使相机前盖的强度降低,表面质量变差[8-10]。气穴分布情况如图5所示。

▲图5 气穴分布情况

图5中小圆圈为相机前盖产生气穴的区域。侧浇口产生的气穴数量少,且多数气穴分布在相机前盖的周边侧壁面,位于相机前盖的分型面上,气体可以很容易地通过分型面及顶杆与模具配合的间隙排出,不会造成困气现象。潜伏型浇口产生的气穴数量多,且主要分布在相机前盖外表面。

由气穴分析结果可知,采用侧浇口注塑方案,气穴数量与位置在一定程度上优于潜伏型浇口方案。

7 熔接痕分析

熔接痕是在注塑过程中,两股或两股以上塑料熔体相遇汇集,或者一股熔体分叉又合拢,并出现明显流速差时,在相机前盖表面形成形态结构和力学性能均异于塑件其它部分的一条刮痕或一条槽[11-13]。熔接痕的存在会降低相机前盖的力学性能,影响外观表面质量,因此要尽量减少熔接痕的数量,避免熔接痕出现在相机前盖的关键部位,并要求保证产生熔接痕区域的机械强度。熔接痕分析结果如图6所示。

由图6可见,侧浇口熔接痕数量较多,较明显,并且有两处熔接线较长,熔接痕的强度较低;潜伏型浇口熔接痕数量少,熔接线较短,且熔接痕强度高。

▲图6 熔接痕分析结果

由熔接痕分析结果可知,潜伏型浇口方案的熔接痕位置更合理且强度更高,优于侧浇口方案。主要原因是,采用侧浇口进行填充时,浇口位置不对称,导致型腔对称位置处的填充时间、冷却时间及保压情况不同,使相机前盖在收缩、冷却过程中产生差别。

8 分析技术路线

基于Moldflow软件的相机前盖注塑成型模拟分析技术路线如图7所示。

▲图7 相机前盖注塑成型模拟分析技术路线

9 结束语

笔者基于确定的模具型腔布置和浇口形式,应用Modlflow软件对相机前盖气穴和熔接痕进行了有限元分析。

分析结果表明:采用侧浇口注塑方案,相机前盖气穴的数量与位置在一定程度上优于采用潜伏型浇口方案;采用潜伏型浇口注塑方案,相机前盖熔接痕的位置更合理,且强度更高。