基于Moldflow的塑料端板注塑分析

摘 要：以塑料端板为实例，借助Moldflow软件对其浇口位置、注射压力、填充时间、保压压力、保压时间、冷却时间、气穴、熔接痕等进行注塑模拟分析。根据分析结果对实际注塑工艺的优化提出指导意见，经实践检验优化后的注塑工艺在实际应用中取得了很好效果。

关键词：Moldflow分析 温度 压力 气穴 熔接痕 塑料端板

中图分类号：TQ320.52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0078-03

Abstract：with plastic end plate as an example，using Moldflow software to the gate position，injection pressure，injection time， packing pressure，packing time，cooling time，cavitation，weld line of injection molding simulation.According to the results of analysis put forward guiding opinions on the optimization of injection molding process，the injection molding process practice after optimization in the practical application and achieved good results.

Key Words：Moldflow；temperature；pressure；cavitation；weld；plastic end plate

塑料制品由于具有重量轻，耐腐蚀，易于批量生产等优点已广泛应用于各行各业。塑料行业需求旺盛的同时，对塑料制品的质量、生产成本、交付进度也提出了很高的要求。而现实中的塑料制品加工企业生产工艺主要依靠实践经验进行调试，导致原料和设备浪费严重，同时产品质量也不稳定。而Moldflow软件在注塑行业的应用就能很直观分析塑料流动情况，给实际中的工艺调试提出指导意见。该文以塑料端板为例，借助Moldflow软件对其注塑过程进行模拟分析，并依据分析结果指导实际注塑工艺调试，缩短了调试时间，降低了原料浪费，提高了设备的利用率和工艺的稳定性。

1 塑件的结构工艺性分析

塑料端板如图1所示。该塑件所用材料为20%滑石粉增强的聚丙烯，加工方式为注塑加工，该材料的PVT属性和粘度属性如图2所示。塑件要求内腔导管和进气管处不能有缺料现象，产品表面无银丝、收缩、顶白缺陷，产品四周无飞边毛刺。在该产品批量生产之前借用Moldflow软件对塑件进行注塑过程模拟分析，利用分析结果指导实际工艺调试和优化，进而减少材料和设备的浪费，提高生产效率和生产工艺的稳定性。

2 模流分析

2.1 模型的建立

在Molflow软件中导入STP格式的三维模型，并对模型进行网格划分，如图3所示。该模型采用双层面网格划分，网格边长为12.68 mm，经网格修复后得到198704个网格单元，网格体积为1348.12cm3，平均纵横比为1.92，最小纵横比为1.16，最大纵横比为27.5，网格匹配百分比为91%左右，各项指标符合Moldflow要求的网格制品标准。

2.2 流动分析

2.2.1 浇注系统分析

浇注系统的设计对塑件质量影响极大，首先浇口应设置在塑件上最容易清除的部位，同时尽可能不影响塑件的外观。其次浇口位置和形式会直接影响塑件的成型质量，不合理的浇注系统会导致塑件产生熔接痕、填充不良、流痕等缺陷，甚至导致一副模具失败。本塑件采用的浇注系统如图4所示。

该浇注系统采用热流道三点进胶方式，Moldflow软件对浇口位置模拟分析后分析结果如图5所示。从图5可以看出三个浇口位置都处在塑件的理想位置。

2.2.2 充填时间模拟

用Moldflow软件对该塑件进行填充模拟，图6的充填时间模拟分析结果表明：熔体充满整个型腔所需时间为1.752 s，最后充填位置为内腔两端的导管和上端的进气管位置。如果实际生产工艺的注射时间低于1.752 s可能会导致以上两个位置缺料。

2.2.3 注射压力模拟

图7是注射压力模拟曲线图，从图中可以看出：注塑机的最高压力为35.73 MP 左右，保压压力为28.58 MP左右，保压时间10 s左右，过长的保压不会对零件产生任何影响，只会浪费工时，增加成本。图8是速度/压力切换时压力模拟图，从图中可以看出当注射向保压切换时，塑件内腔两端导管和进气管处还未充填。如果实际注塑生产时该部位有缺料现象，应从增加注射压力和注射时间上考虑。

2.2.4 流动温度模拟

图9是该塑件熔体流动前沿温度模拟图，从图中可以看出：熔体流动前沿温度变化不大，如果熔体过高的温度变化就会导致塑件内部产生残余应力，而残余应力的存在会导致塑件发生翘曲，图9说明了该塑件的翘曲和熔体流动温度无关。从图10可以看出，当充填结束时塑件内腔中间导管温度较低，在实际注塑加工时如果该部位有缺料现象，应从增加熔体温度和热流道温度方面考虑。

2.2.5 气穴和熔接痕模拟

图11为该塑件气穴位置模拟图，从图中可以看出气穴主要分布在塑件内腔的导管根部和塑件边缘部分，由于模具型芯是由各成型零件镶嵌组成，塑件导管根部气穴可以通过镶件缝隙排气，而产品边缘气穴可以通过调整注射速度或增加排气镶件的办法解决。图12是该塑件熔接痕位置的模拟分布图，从图中可以看出该塑件的熔接痕主要分布在产品的表面，不在产品承重位置。结合塑件熔体前沿温度和塑件填充末端总体温度图可以看出，熔接痕位置处熔体温度变化较小，而且在填充结束时此处熔体温度较高，说明此处熔接痕熔接较好，保证了塑件的外观质量和机械强度。

3 实践验证

依据塑件重量和模具尺寸，选用申达FT560注塑机。结合Moldflow模拟分析的结果，工艺参数调整为：模具热流道温度设定为245 ℃，原料加热温度设定为235 ℃-242 ℃，注射压力设定38 MP，注射时间设定2 s，保压压力设定30 MP，保压时间10 s。结果是塑件内腔两端导管和进气管不再缺料，但是塑件内腔中间导管还缺料，根据Moldflow的熔体前沿温度模拟分析结果，此处缺料与注射压力和注射时间无关，与熔体温度有关。当把热流道温度和熔体温度分别增加5 ℃后塑件不再有缺料现象，整个生产过程中工艺稳定，模具不再有胀模现象，产品未出现顶白，缺料和飞边等缺陷，产品合格率达到98.5%，远远的满足了企业要求。

4 结语

通过Moldflow软件对塑料端板的注塑模拟分析结果，并结合实际注塑生产中工艺调试的经验，在很大程度上缩短了工艺调试时间，减少了原料浪费，提高了工艺稳定性和塑件的成型质量。因Moldflow软件能很直观的模拟熔体在模具中的流动，所以以Moldflow软件为平台，采用数值模拟和实践经验相结合的方法在注塑产品的开发、模具的设计制造和注塑生产中将起到越来越重要的作用。

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