摘 要：以Moldflow軟件為平臺(tái)，模擬了某注塑件的注塑成型過程。根據(jù)模擬結(jié)果，分析了造成充填不平衡的原因，優(yōu)化了模具的澆注系統(tǒng)。為模具設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：注塑；澆注系統(tǒng)；成型工藝

隨著塑料工業(yè)的快速發(fā)展，塑料產(chǎn)品的種類越來越多，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。注塑成型是塑料加工的主要方法之一。注塑成型是一個(gè)很復(fù)雜的過程，塑件成型材料不同、工藝參數(shù)不同、塑件結(jié)構(gòu)不同都會(huì)影響塑件的成型質(zhì)量[1]。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，設(shè)計(jì)人員通常根據(jù)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)來選擇注塑成型工藝參數(shù)，這種方法需要反復(fù)不斷的試模，既浪費(fèi)了材料，增加設(shè)計(jì)成本，又增長了生產(chǎn)周期[2]。文章以某遙控器下殼為例，利用moldflow軟件，預(yù)測(cè)了注塑成型過程中產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，通過調(diào)整工藝參數(shù)和澆注系統(tǒng)。得到較好的成型工藝方案。

1 塑件的結(jié)構(gòu)工藝性分析

本例的產(chǎn)品為某遙控器的下殼。利用UG三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)該塑件進(jìn)行實(shí)體造型。塑件的總體尺寸為162mm，寬度44.7mm，高度22mm。塑件外表面要求光亮，沒有縮痕，無瑕疵。遙控器下殼為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其壁厚為1.5mm，只是在遙控器電池殼底部有一個(gè)高4mm寬2mm的凸臺(tái)。塑件的材料為ABS，本例選擇GE plastics公司 cycoloy c2950。該材料推薦的工藝參數(shù)如表1所示。為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率，模具采用一模兩件。其有限元模型如圖1所示。

2 充填分析

利用三維設(shè)計(jì)軟件將遙控器的外殼模型以igs格式導(dǎo)出，再將文件導(dǎo)入到moldflow軟件中。塑件的模型采用雙層面網(wǎng)格類型，全局網(wǎng)格邊長設(shè)為2.3mm。經(jīng)修改網(wǎng)格后，模型網(wǎng)格的統(tǒng)計(jì)信息如表2所示。

塑件澆注系統(tǒng)的位置、形式和尺寸對(duì)塑件的成型性能和成型質(zhì)量有很大的影響，本例針對(duì)此塑件的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩種方案。方案一如圖2所示，澆注系統(tǒng)的主流道長為80mm，始端直徑為3.5mm，椎體角度為3°，分流道的直徑為6mm，澆口為4個(gè)潛伏式澆口，位于遙控器內(nèi)側(cè)壁處。

方案一的注射工藝具體設(shè)置如下：模具溫度、熔體溫度設(shè)置為系統(tǒng)推薦的溫度。注塑時(shí)間為0.9s，采用充填體積的99%來控制速度壓力切換點(diǎn)。保壓壓力設(shè)為充填壓力的80%，保壓時(shí)間為10s。設(shè)置完成后交計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算。

計(jì)算機(jī)模擬完成后，從塑件的充填時(shí)間結(jié)果圖上看，如圖3所示。遙控器外殼的頭部和尾部為塑件的填充末端，塑件的充填時(shí)間為0.94649s，塑件在最后填充的時(shí)間為0.9149s和0.9461s，可以看出方案一產(chǎn)品最后充滿的注射時(shí)間相差0.0312s，填充較不平衡。速度壓力切換時(shí)壓力為134.6MPa，熔體充型末端的壓力分別為1.1MPa，45.81MPa。壓力差達(dá)到了44.71MPa，兩者之間的壓力差距較大，這樣會(huì)導(dǎo)致遙控器尾部出現(xiàn)過保壓現(xiàn)象，如圖4所示。另外，方案一的剪切速率為80988s-1。超出材料的最大剪切速率為40000s-1。由于剪切速率的大大超過了材料推薦的剪切速率，將導(dǎo)致塑料熔體在充型時(shí)發(fā)生降解。

通過方案一的充填分析結(jié)果可知，當(dāng)遙控器尾部填充完成后，遙控器的頭部還有部分區(qū)域沒有填充完全，這就導(dǎo)致遙控器尾部壓力升高。并且其注射壓力達(dá)到了134.6MPa，使塑料熔體在流道的剪切速率增大，容易引起塑料熔體降解。針對(duì)上述存在的成型缺陷，方案二的澆注系統(tǒng)做了如下調(diào)整：（1）調(diào)整澆口位置和數(shù)量，使塑料熔體盡可能同時(shí)到達(dá)塑件的填充末端。（2）主流道的長度改為60mm，分流道的直徑增大到7mm。澆口改為點(diǎn)澆口，澆口位于電池盒中間的凸起部分，其末端直徑增大到1.5mm，始端直徑為2mm。（3）注射時(shí)間調(diào)整到1.2s。如圖5所示。

方案二的填充分析結(jié)果顯示塑件的注射時(shí)間為1.297s，其末端的填充時(shí)間相同。如圖6所示。在速度壓力切換型腔末端壓力差也降為0.097MPa，最高注射壓力為57.35MPa，如圖7所示。剪切速率降為32503s-1，如圖8所示。經(jīng)過澆注系統(tǒng)的優(yōu)化后，不僅使材料的剪切速率降低，防止塑件在填充過程中出現(xiàn)降解，而且使塑料熔體達(dá)到填充平衡。

3 結(jié)束語

文章以遙控器下殼作為分析研究對(duì)象，利用moldflow軟件分析出方案一的澆注系統(tǒng)存在充填不平衡、塑料熔體在填充時(shí)出現(xiàn)降解等缺陷。通過調(diào)整澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到消除缺陷的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]王高潮.模具CAD——UGNX應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]陸金更，王金燦，吳新燦，等.基于UG與Moldflow的手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程師，2014，5：118-119.

作者簡介：代洪慶，工作單位：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院。