美國moldflow公司上海辦事處余衛(wèi)東陳建傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計主要依靠設(shè)計人員的直覺和經(jīng)驗進(jìn)行,模具設(shè)計加工完以后往往需要經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試與修正才能正式投入生產(chǎn),發(fā)現(xiàn)問題后,不僅要重新調(diào)整工藝參數(shù),甚至要修改塑料制品和模具,這種生產(chǎn)方式制約了新產(chǎn)品的開發(fā)。利用Moldflow軟件可在模具加工之前在計算機上對整個注塑成型過程進(jìn)行模擬分析,包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、收縮以及氣輔成型和熱固性材料流動分析。Moldflow軟件也可作吹塑、熱成型、反應(yīng)注射、塑封及橡膠注射成型分析,找出未來產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷,提高一次試模的成功率,以達(dá)到降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期的目的。
優(yōu)化塑料制品設(shè)計塑件的壁厚、澆口數(shù)量、位置及流道系統(tǒng)設(shè)計等對于塑料制品的成敗和質(zhì)量關(guān)系重大。以往全憑制品設(shè)計人員的經(jīng)驗來設(shè)計,往往費力、費時,設(shè)計出的制品也不盡合理。利用Moldflow軟件,可以快速地設(shè)計出理想的塑料制品。
由于塑料制品的多樣性、復(fù)雜性和設(shè)計人員經(jīng)驗的局限性,傳統(tǒng)的模具設(shè)計往往要經(jīng)過反復(fù)試模、修模才能成功。利用Moldflow軟件,可以對型腔尺寸、澆口位置及尺寸、流道尺寸、冷卻系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,在計算機上進(jìn)行試模、修模,可大大提高模具質(zhì)量,減少試模次數(shù)。
優(yōu)化注塑工藝參數(shù)由于經(jīng)驗的局限性,工程技術(shù)人員很難精確地設(shè)置制品最合理的加工參數(shù),選擇合適的塑料材料和確定最優(yōu)的工藝方案。Moldflow軟件可以幫助工程技術(shù)人員確定最佳的注射壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓壓力和保壓時間、冷卻時間等,以注塑出最佳的塑料制品來。
MF/Flow用于分析聚合物在模具中的流動,并且優(yōu)化模腔的布局、材料的選擇、填充和保壓的工藝參數(shù)。可以在產(chǎn)品允許的強度范圍內(nèi)和合理的充模情況下減少模腔的壁厚,把熔接線和氣穴定位于結(jié)構(gòu)和外觀允許的位置上,并且定義一個范圍較寬的工藝條件。
MF/Cool用于冷卻分析系統(tǒng)對流動過程的影響,優(yōu)化冷卻管路的布局和工作條件。MF/Cool和MF/Flow相結(jié)合,可以得到十分完美的動態(tài)的注塑過程分析。這樣可以改善冷卻管路的設(shè)計,從而產(chǎn)生均勻的冷卻,并由此縮短成型周期,減少產(chǎn)品成型后的內(nèi)應(yīng)力。
MF/Warp用于分析整個塑件的翹曲變形(包括線性、線性彎曲和非線性),同時指出產(chǎn)生翹曲的主要原因以及相應(yīng)的補救措施。MF/Warp能在一般的工作環(huán)境中,考慮到注塑機的大小、材料特性、環(huán)境因素和冷卻參數(shù)的影響,預(yù)測并減小翹曲變形。
MF/Stress用于分析塑料產(chǎn)品在受外界載荷的情況下的機械性能,在考慮到注塑工藝條件下,優(yōu)化塑料制品的強度和剛度。MF/Stress預(yù)測在外載荷和溫度作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力和位移。對于纖維增強塑料,MF/Stress根據(jù)流動分析和塑料的種類的物性數(shù)據(jù)來確定材料的機械特性,用于結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。
MF/Shrink模腔尺寸確定MF/Shrink可以通過對聚合物的收縮數(shù)據(jù)和對流動分析結(jié)果來確定模腔尺寸大小。通過使用MF/Shrink,可以在較寬的成型條件下以及緊湊的尺寸公差范圍內(nèi),使得模腔的尺寸可以更準(zhǔn)確地同產(chǎn)品的尺寸相匹配,使得模腔修補加工以及模具投入生產(chǎn)的時間大大縮短,并且大大改善了產(chǎn)品組裝時的相互配合,進(jìn)一步減少廢品率和提高廣品質(zhì)量。
MF/0ptim注塑機參數(shù)優(yōu)化材料等參數(shù)以及流動分析結(jié)果自動產(chǎn)生控制注塑機的填充保壓曲線。用于對注塑機參數(shù)的設(shè)置,從而免除了在試模時對注塑機參數(shù)的反復(fù)調(diào)試。MF/Optim采用用戶給定或缺省的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)有效地控制產(chǎn)品的尺寸精度、表面缺陷以及翹曲。
MF/Gas模擬氣體輔助注射成型過程,對整個成型過程進(jìn)行優(yōu)化。MF/Flow與MF/Gas耦合求解,完成聚合物注射階段的分析。此時熔體可以部分或全部充滿模腔。注塑成型過程的工藝條件、流道和模腔的流動平衡、以及材料的選擇等可以從中得到優(yōu)化組合。
塑件纖維取向?qū)Σ捎美w維化塑料的塑件的性能(如拉伸強度)有重要影響。MF/Fiber使用一系列集成的分析工具來優(yōu)化和預(yù)測整個注塑過程的纖維取向,使其趨于合理,從而有效地提高該類塑件的性能。
熱固性塑料具有低熱傳導(dǎo)率和低粘度的優(yōu)點因而被廣泛應(yīng)用。MF/Tsets可以對熱固性塑料的流動和融合等復(fù)雜過程進(jìn)行模擬,從而減少表面缺陷,保證材料的熱傳導(dǎo)和融合,控制塑料在型腔中的流動。
制件為一個電腦面板,應(yīng)采用一模一腔。塑料材料采用CHIMEIPOLYLACPATOT(ABS)。主要的問題是制件頂部有熔接痕和發(fā)生困氣。
接口直接讀入CAD模型;也可在Moldflow建模模塊中建模。模型及澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)如、所示。澆注系統(tǒng)初始設(shè)計使用兩個側(cè)澆口(1)原始方案填充型式較為均勻,如所示,因此,鎖模力不會過大。在本方案中,從澆口到填充末端的距離很長,因此需要采用合適的保壓工藝。
溫度分布如所示,大部分溫度分布在允許范圍內(nèi)(*20C)。但是在薄的一些區(qū)域,料流前峰溫度非常低。如果注塑工藝有些偏差,在這些區(qū)域很容易產(chǎn)生短射和應(yīng)力集中。
顯示塑件上困氣的位置。大部分困氣出現(xiàn)在筋和邊的末端,因此,除了頂部,其他區(qū)域不易發(fā)生燒焦和短射現(xiàn)象。為了防止困氣和得到更好的熔接痕,必須減小頂面末端的厚度。
顯示了熔接痕的位置有四條熔接痕比較明顯。要移動和消除熔接痕,必須修改塑件的壁厚和澆口的份置。240*C,模具溫度為60*C,注射時間為2.2s.顯示了型腔的冷卻效果。圓圈區(qū)域內(nèi)溫度較高,而上下的溫差也較大。這是導(dǎo)致熱彎曲的主要原因。因此,必須修改冷卻水管或模具的結(jié)構(gòu)。
溫差分布(2)修改方案修改原流道系統(tǒng)和制件壁厚,如所示。形狀沒有改變,局部壁厚作了些調(diào)整,圓圈內(nèi)壁厚較薄的區(qū)域厚度從1mm增加到2mm以消除料流遲滯。頂部區(qū)域形狀變化如所示,厚度從頂部向邊緣逐漸變薄。
1顯示了熔接痕的分布位置,有四條熔接痕均分布在角部和側(cè)壁,不容易被肉眼觀察到。2在制件的頂部,加入一個冷卻鑲塊,鑲塊的材料是BeCu,這樣制件的頂部冷卻效果較好,溫度分布就比初始方案均勻。
注塑壓力和鎖模力小于注塑機極限。為了建立更寬的注塑條件窗口,我們優(yōu)化了注塑參數(shù),這樣至少減少了20%的注塑壓力和鎖模力。
在初始方案中制件頂部極容易發(fā)生困氣。我們通過控制注塑速率和改變壁厚變化,避免了困氣。
如果使用初始的澆口尺寸,很容易發(fā)生塑料降解。所以我們降低了注塑速率并修改了澆口尺寸。
如果使用初始的冷卻模型,在制件的頂部會發(fā)生熱量集中。我們通過在制件的頂部加入一個Be-Cu冷卻鑲塊,使該區(qū)域溫度降低并分布均勻。
在初始方案中,熔接痕比較明顯,我們應(yīng)按修改方案改變澆口,修改制件厚度變化來改變?nèi)劢雍劢 ?/span>