Moldflow在选择浇口位置中的应用

0 引言

    浇口是浇注系统的关键部位，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用，也影响产品的熔接线位置、充填压力、变形量等。随着产品的尺寸和结构复杂程度增大，在模具设计期间如何快速确定浇口个数及其具体位置成为困扰模具设计工程师一个重要因素。通过Moldflow软件能在短时间内给出一个量化的浇口个数及浇口位置，可减少模具设计工程师的工作量，也能降低调机工艺师的调机难度，进而提高产品质量。

   　 本文采用Moldflow软件模拟塑料制件的注塑成型过程，比较3种不同浇口个数及其位置的方案的分析结果，来得出最佳方案。

　　1 塑件模型前处理

   　 1. 1 网格划分

   　 本文选用的模型是打印机上的一个比较大且复杂的塑件，图1 为该制品的网格模型。制件的尺寸为484. 8 mm×326. 4 mm ×77. 5 mm,其主要壁厚为2. 0 mm。这些网格是借助Pro/ E软件几何建模并转换成STL格式导入到Moldflow 软件生成的。网格划分采用表面网格类型(fusion) ，网格单元124656 个，节点数为62286个，匹配率为94. 9%> 85%，满足分析要求。

图1 网格模型

   　 1. 2 材料选择

   　 本文选用Moldflow材料库中Kumho Chemicals Inc 公司生产的HIPS，牌号HI425TV。其推荐的模具温度为40，推荐的熔体温度为220，允许最大剪切应力为0. 3MPa，允许最大剪切速率为4 000 s^-1。该材料的黏度曲线图和PVT 曲线图如图2 所示。

图2 材料黏度曲线图和PVT曲线图

    　该类材料具有易成型加工、着色力强、刚性好等优点，抗冲击强度比GPPS高7倍以上，韧性比PS提高了4倍左右。能耐许多矿物油、有机酸、碱、盐、低级醇及其水溶液，但是不耐沸水. 且其是最便宜的工程塑料之一。

　　2 浇口位置的设定

    　为了探讨浇注进胶点个数及其位置对注塑成型的影响，本文设计了3种不同的进胶点个数及其位置的方案 。考虑该产品在模具设计时要使用热流道系统且又能降低模具总成本,综合产品的尺寸和质量，使用一个或者2个热流道即可。再加上考虑产品的锁模力中心尽可能在产品中心，则设计的进胶点位置如图3所示，产品黑色粗点为进胶点位置。方案一的进胶点位置为产品中心，方案二的2个进胶点位置为产品中心在Y方向偏100 mm的两处，方案三的2个进胶点位置为产品中心在X方向偏90 mm，Y方向都偏15mm。

　　3 分析结果比较

    　本文利用Moldflow 软件的Flow + Warp模块对这3种进胶点方案进行分析，采用默认工艺参数，并对得出分析结果进行比较。填充时间结果如图4所示，V/ P切换时的充填压力结果如图5 所示，顶出时产品收缩结果如图6所示，锁模力结果如图7 所示，总变形结果如图8所示，Z方向变形结果如图9所示。

图3 浇口位置

    　从图4可以得知，方案二的充填时间最短,其表明该方案更有利于产品的充填。结合图4和图5可以得知，方案一和方案二充填不平均,产品一端容易出现过保压而导致分型面胶料溢出或者其区域容易出现顶白现象 ，而方案三的充填比较平均。从图6 可以得知，方案三的产品整体收缩明显比前面2种方案均匀且小,表明方案三的缩水程度要比前面2种小，可降低产品的变形量。从图7可以得知，方案一的锁模力大于4 900 kN，后面2 种方案的锁模力小于4 900 kN，考虑到有4 900 kN的注塑机,从节约能源和节省成本的角度来看，方案二和方案三要优于方案一。结合图8和图9可以得知，方案三的总变形量及Z方向的变形量均明显小于前面2种方案相应的变形量，表明使用方案三能很好地降低变形量和试模及生产时的调机难度。综合前面的分析，方案三是最优的方案。

图4 充填时间

图5 V/P切换时的充填压力

图6 顶出时产品体积收缩

图7 锁模力

图8 总变形

图9 Z方向的变形量

　　4 结论

  　  (1) 本文针对注塑成型设计了3 种进胶点位置方案，比较Moldflow 软件的分析结果，能在短时间给出各种方案的优劣，得出方案三为最优方案。提高了模具设计效率和产品质量。

  　  (2) 随着热流道的使用最多，其浇口位置一旦确定就很难改变。利用Moldflow软件比较各种方案，找到一种最优的方案，同传统的模具设计相比，CAE技术在提高生产效率、保证模具和产品质量、节省成本和减轻劳动强度等方面都起到了不可估量的作用。

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