基于Moldflow的产品模流分析

一、引言
    目前，CAD/CAM技术已经比较成熟的运用在注塑模具设计与制造中，且能制造出高质量和高精度的模具，但如果仅凭经验的进行设计、制造，必将会进行多次的修模，浪费大量的时间与成本，因此需要运用CAE技术对产品进行模流分析。注塑成型CAE技术采用有限元计算方法来模拟整个注塑过程及这一过程对注塑成型产品质量的影响，它可以模拟塑料制品在注塑成型过程中的流动，保压和冷却过程以及预测制品中的应力分布、分子取向、收缩和翘曲变形等，帮助设计人员及早发现问题，及时修改模具设计，提高一次试模成功率，帮助企业缩短产品上市周期，增强市场竞争能力。
    在模具设计中，应用CAE软件进行模拟和分析，以代替实际的试模。分析出设计中潜在的缺陷并进行修改，以优化模具设计、成型工艺参数和制品结构。本文利用Moldflow/MPI对某产品后盖进行数值模拟分析。
二、注塑成型过程模拟
2.1材料选择

图1 产品塑件图

    图1所示为某产品塑件图，材料为PC，塑件外表面要求光滑、无浇口痕迹。选择从塑件的最大截面处分型。正确设计浇注系统、确定合理的注塑成型工艺条件是该塑件成型的主要问题。
2.2模型创建与有限元网格划分
    制品采用Pro/E进行建模，并导入Moldflow软件中，用Moldflow的Mesh功能对模型进行网格划分，在保证计算精度的同时，应尽盘减少网格数量，以提高运行速度，但是对于平板与轴几何形状变化急剧的部位，应进行网格细划，以保证该区域的计算精度。
2.3浇口及冷却系统的设计
    MPI的Gate Location能自动生成最佳浇口位置的相关信息，并以图形形式显示出最佳浇口所在区域，即颜色越深的区域越适合选作浇口，确定出最佳位置的一个浇口如图2所示。根据最佳浇口位置的分析，再考虑产品的外观等实际要求，最后选定一处作为浇口的位置，并且由于产品体积很大，壁厚约为2.9mm，故采用一模一腔点浇口的成型方案进行注塑。
    由于产品的体积较大，故而采用多条冷却水道，如图3所示改方案冷却系统共采用17条冷却水路，前模10条，后模7条。

图2 最佳浇口位置分析                图3 冷却系统布置图

2.4 填充分析
    填充分析用来预测制件、塑料材料以及相关工艺参数设置下的填充行为。填充分析结果主要用于查看制件的填充行为是否合理、填充是否平衡、能否完成对制件的完全填充等。用户可以根据动态的填充结果来查看填充阶段的熔体流动行为，判断填充流动行为是否合理。

图4 填充状况分析

    先取主流道小端直径4mm，锥度3°，长48mm，浇口采用点浇口。图4可以看出，充填分析结果显示填充时间为3.14(S)。分析结果显示最高填充温度温充为310℃，最低温度为206℃，最大注射压力(在2.97 s)为78.2MPa，锁模力最大值(3.23s) 为301.14T，制品最高温度为246.9℃，从循环周期开始到产品完全凝固所需要的时间大部分区域在18s内就可凝固，冷却水大部分在30℃，温度变化不大。