Moldflow在稳流器下壳注塑模具设计中的应用

摘 要：分析稳流器下壳体的工艺特点，应用Moldflow软件对注塑件进行成型仿真分析，设置最佳浇口位置，并对塑件的填充时间、流动前沿温度、缩痕、气穴、变形进行模拟分析，为模具设计提供合理的工艺参数和方案。

关键词：Moldflow；稳流器；注塑模具；模具设计

中图分类号： TP391.7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）20-134-2

0 引言

传统的注塑模具设计是依靠设计人员积累的经验和直觉所填充的，所产生的问题往往是在模具设计加工完成后，需要多次调试与改正才能正式投入生产中。这不利于更新换代的产品快速投入生产。在模具制造之前利用CAE技术，对模具设计方案进行分析和模拟，发现设计中潜在的问题并对其及时修改，以此提高模具的设计效率，降低产品的制造成本及开发周期[1-3]。

本文在稳流器模具设计过程中，对稳流器下壳进行CAE分析，准确的确定了最佳浇口位置，分析注塑成型过程中温度、气穴、变形等情况，对模具设计、注塑工艺选择提供了一定依据。

1 塑件成型工艺分析

稳流器是在节水灌溉技术领域应用的一种管件，有上盖、弹性膜片、下壳三部分组成。图1所示产品为稳流器下壳，下壳体环形柱面上设有锯齿形高抗堵流道，内腔设有环形凸缘[4]。该零件为不规则、薄壁、深腔件，外形结构比较复杂，同时塑件表面又要求美观、光滑洁净、无明显熔接痕，又不能有明显的翘曲和变形。塑件表面设置了加强筋，多处采用圆弧过渡，使塑件强度增加的同时又改善了塑件在模具中的流动性[5]。

2 基于Moldflow的塑件成型模拟分析

将Pro/E设计的稳流器下壳模型导入Moldflow软件进行网格划分，这种直接在3D数模上进行的有限元网格划分，单元数量大，但计算精度高。划分的网格不能出现交叉和重叠，运用网格修补工具加以修补。后经网格统计无自由边、交叉边，无相交、重叠单元。最大横纵比为6.456，满足要求，能保证分析精确。产品成型材料选用高密度聚乙烯8008。

2.1 最佳浇口位置建立

浇口是塑料熔体进入型腔的阀门，浇口位置的选择关系到塑料熔体在型腔中的流动情况、塑件成型后的变形翘曲量、熔接痕分布情况等，进而影响到制件的精度。采用Moldflow软件分析确定了如图2所示的下壳最佳浇口位置，浇口设为潜伏式浇口，浇口直径Φ 0.7mm。

2.2 充填时间分析

在确定的浇口工艺参数基础上，对所需充模时间进行分析，如图3可以看出，制品完全充满需0.2109s。

2.3 流动前沿温度分析

流动前沿温度是衡量物料充填后制品质量的重要指标。流动前沿温度过低，会使制品外观差，外壁不光滑，严重的时候会充不满制品，或者熔接处有明显的熔接痕。流动前沿温度过高，会导致物料分解，温度过高可能导致零件内部产生残余应力，而残余应力会导致零件发生翘曲，严重影响产品的质量。从上图4可以看出，流动前沿温度最高为220.2℃，在流动过程中塑料未出现较大的温度波动和局部过热现象，填充比较顺利，所用的注塑参数在产品质量方面是安全的。

2.4 缩痕估算分析

缩痕是由于壁厚区没有足够补缩而产生的局部收缩现象，表现为成型产品表面存在凹陷，凹陷尺寸一般很小。如图5所示将比例因子设置为1.0进行缩痕估算，使可能产生的缩痕产生在非精确配合面，缩痕最大值为0.1491mm。

2.5 气穴分析

气穴的形成是由于模腔内塑料不足，外圈塑料冷却固化，致使内部塑料产生收缩形成了真空。气穴可能导致制件被填充不完全，使零件内存在气孔。气穴也有可能导致制件燃烧，致使零件出现烧焦，对产品的结构性能产生严重影响。在0.2109s充填时间内可能产生的气穴如图6所示，调整注塑参数，使可能产生气穴的位置都分布在零件的边界上，在不可避免的气穴的位置添加排气槽，避免在零件的精确配合面上出现气穴。

2.6 翘曲变形分析

变形分析主要用来判断采用热塑性材料成型的塑件是否会出现翘曲，过大的变形可能导致制件不能满足尺寸要求。如图7所示以比例因子10.00进行整体变形分析，最大变形量0.1260mm，所采用的注塑参数能保证产品对尺寸方面的要求。

3 模具实体设计

综合Moldflow软件对稳流器下壳体进行的成型仿真分析结果。制品在外观及尺寸上具有较高的要求，所以流道开设在分型面上，采用潜伏式浇口设置。综合考虑经济效益，模具采用一模八腔结构，设置为冷流道模具。模具中有侧向抽芯机构，侧向抽芯采用斜导柱结构。模架采用标准模架，最终生成模具实体。

4 结论

应用Moldflow软件对稳流器下壳体进行成型仿真分析，设置最佳浇口位置，模拟塑件的填充时间、流动前沿温度、缩痕、气穴、熔接线、变形情况。经过综合性分析结果，有了合理的模具设计方案和工艺参数。在提高稳流器下壳体模具设计制造效率及准确性的同时，很好的保证了产品的使用性能，有利于生产性能优良的稳流器。

参 考 文 献

[1] 刘方辉，钱心远，张杰.CAD/CAE/CAM技术在现在塑料模设计制造中的应用[J].模具工业，2010，36（1）：1-6.

[2] 罗广思，柏铁山.Moldflow/IMOLD技术在注塑模设计中的应用[J].模具技术，2009（2）：51-54.

[3] 刘细芬，张帆.基于Pro/E和Moldflow的注射模CAD/CAE技术[J].机械设计与制造，2011（4）：239-241.

[4] 陈雯飞，王栋.一种压力补偿式稳流器的设计[J].节水灌溉，2014.

[5] 王栓虎.塑料模具设计与制造[M].南京：东南大学出版社，2008.