Moldflow软件在注塑模具设计中的应用

【摘要】Moldflow是一款专业性很强的注塑成型仿真类工具软件，对于验证并优化注塑成型、注塑模具、塑料零件流程有着重要的意义。为此我们详细的分析基于Moldflow的注塑模具成型工艺，并结合一个手机外壳模型的处理分析了Moldflow软件在注塑模具设计中的应用，分析工艺流程中的注意事项，提高aa应用的效率和质量。

【关键词】Moldflow；注塑模具；CAE技术

注塑模具是工业产品生产中重要的生产工具，随着注塑模具设计的不断发展和完善，其所设计和制作出来的塑胶产品也在电子、机械、建筑业、汽车等领域得到了广泛的应用。而随着产品设计水平越来越高，其对于模具的要求也越来越高，传统的注塑模具设计方法也已经无法满足对于塑胶产品质量的要求。而CAE技术的出现和应用极大的弥补了传统注塑模具设计的不足，以Moldflow为代表的模拟流动分析软件在新型注塑模具设计中有着重要的应用价值，能够动态的分布在注塑过程中的各个工艺流程，从而提高注塑产品的质量和生产效率。

1、注塑模具成型工艺的基本流程

注塑模具的制作一般可以分为三个阶段，分别为：（1）成型前准备，注射前的一系列准备对注塑模具影响重大，其准备工作有：对原材料工艺形成的检测如塑料色泽、热稳定性、粒度及均匀率、流动性等；物料预热和干燥；嵌件的预热；料筒的清洗；脱模剂的选用；（2）注塑模具成型过程，这个过程主要包含了原材料加热、塑化加压、模具内冷却等工艺；（3）塑件的后续处理，由于金属嵌件等的影响可能导致塑化不匀、结晶和冷却不匀等，因此结合塑件性质必须做后续处理，常见的有调湿处理、退火处理等。

2、Moldflow软件的应用

2.1 优化塑料制品

在Moldflow的辅助分析下，能够得到与塑料制件在实际应用时壁厚的最优参数，从而有效的提升塑料制品的结构稳定，并降低生产周期和成本，确保塑料制品实现充填完全的效果。

2.2 优化模具结构

通过Moldflow分析能求得最优化的浇口位置和数量，还能算出其冷却系统和流道系统，对磨具加工中各个系统的尺寸做优化分析，从而减少修模次数。

2.3 优化生产工艺参数

通过Moldflow还能得出注塑模具设计和生产中最优的模具温度、溶体温度、保压压力、注射压力、保压时间等，极大的提升注塑模具生产的质量。

3、实例应用分析

这里以一个简单的手机外壳为例分析其应用，通过成型前的准备和处理，然后分析不同的浇口数量和位置，对其制作中的压力、填充时间、气穴分布等进行调整，给出对应的解决方案。

3.1 成型前的准备

首先通过三维模型通过STL导入到Moldflow中，由于制品为手机外壳，厚度较薄，采用网络模型进行划分，采用默认的变长进行划分，且划分网格严格禁止出现重叠交叉，利用处理工具中的自动修补搜索网格中可能存在的交叉重叠问题，调整单元纵横比，并使得相交单元为0。一般来说网格的平均边长越小其匹配率和精度也就越高。

网格处理完成后设置工艺条件，考虑到塑料制品是手机，所以鉴于功能需求和应用要求尽量减少使用中的变形量，材料选择采用ABS+PC合成材料，塑料模具的表面温度设为80℃，溶体温度为260℃，其他参数采用默认值。

浇口数量和位置分析，选用Moldflow中浇口位置和分析功能来进行分析，从而得出最佳的设置。浇口数量和位置分布不同，融化的胶体流动的路径、路程以及阻力都是有区别的，综合考虑并分析产品的生产工艺、生产技术、外观以及成型问题，按照分析结果确定浇口位置和数量，结合手机模具制作选择了浇口为一、二和四三种注塑形式，浇口位置选择在塑件中部。

3.2 Moldflow流动模拟结果分析

对三种不同浇口数量的注射形式进行了分析，研究其对填充、保压和翘曲的影响，从而得出最佳的填充状态。

3.2.1 对填充时间的影响

填充时间可以通过熔体流动的前沿扩展来分析，并通过云文图的形式来更好的呈现出结果。如果云文图的间距非常的均匀，那么也显示熔体在流动中速度非常的稳定，塑件的填充也非常的平衡。而塑料的溶液到达型腔末端所用的最短时间和最长时间之间的差值也能直接反映出其在型腔流动中的不平衡程度，当然了时间差越大的表示也就越不平衡，因此尽量选择时间差较小的，从而在保持熔体在流动中保持平衡，采用Moldflow对三种不同方式的填充时间进行了分析。结果显示熔体充满末端时间单浇口的为1.02s，而双浇口为1.16s，而四浇口的则为1.30s。

3.2.2 对压力分布的影响

采用Moldflow对其压力分布进行了模拟分析，显示结果也能看出制品所受的压力分布和冲模压力的分布情况，在保压时，冲模的压力对于体积收缩率有较大影响，所以相对来说保压情况下模腔中的压力波动不大。模拟结果显示，单浇口这种情况下冲模压力的波动空间为（0～55.24）MPa，其在塑件的上端和浇口中间的小区域内的局部压力下降明显；而双浇口的压力波动为（0～49.56）MPa，其在塑件的上端区域变大较大，但是在浇口位置压力相对来说较为稳定，变化不大；四浇口的塑件在冲模压力变化为（0～45.22）MPa，和双浇口类似，但是上端区域的压力有一定变化，但是变化幅度较小。综合压力分布可知，压力变化相对较小且冲模压力较低的为四浇口，所以这种注塑形式下制品的体积收缩较小，且对于制品质量的也更加容易控制。

3.2.3 对气穴分布的影响

当来自不同方向的熔体流向同一个位置的时候就可能会导致气穴的产生，在塑件中气穴的出现和熔接痕一样会严重的影响制件的质量。为此采用Moldflow对其气穴分布进行了模拟，对三种注射情况进行了分析，结果显示三种情况下气穴出现的位置均可以排出，并不会影响塑件的外观。而其他位置的也能通过适当调整注塑时间、制件壁厚等来去除。

3.2.4 对溶接痕的影响

对熔接痕的模拟结果显示，单浇口的熔接痕是其中最多的，出现较多的部位分布为按键区域，此类熔接痕产生处理方式可以通过排出模板间隙中的空气来实现，尽管出现较大的熔接痕但不至于会困气；四浇口的注塑方式所产生的熔接痕数量显著降低，但是熔接痕的长度却比其他方式增长了很多，尤其是制件的中间部位，这个长度非常的唱，其存在极大的影响了制件的结构强度；双浇口的熔接痕较少，且多数出现在制件的内壁，所以并不会严重的影响制件的外观和结构质量。

3.3 结果分析

从填充时间、气血分布以及压力分布等给出了模拟分析，得出以下结论：单浇口不能满足外观要求，四浇口的制件结构性能不达标，所以综合分析采用双浇口的注塑方案，确保外观和结构质量的均衡。

4、结语

总之Moldflow是CAE技术中的关键软件，适当的应用该软件技术能够有效的提高注塑模具的质量和效率，通过计算机处理和分析准确的预测和估算注塑模具的压力、气穴分布和填充时间等，今早的发现设计中的问题，提高产品质量。

参考文献：

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