动模拟技术在注塑成型设计中的应用
2016-1-26 来源:中国聚合物网 点击?/span>
关键词：注塑成型设计 塑料制品
塑料注射成型在塑料制品中占有很大比重Q在传统的注模设计及加工方法中Q有些设计参数只能依靠有限的资料和经验确定，但塑料注成型过E十分复杂，单纯依靠传统的经验设计和刉方法已很难满生质量要求?
注射模CAD/CAE/CAM的重点在于注品的造型、模兯计、绘囑֒数控加工数据的生成，而CAE包含的工E功能则更广泛。CAE工E设计、试验、分析、文件生成以及制造诏I于产品研制q程的每个环节，以指导和预测产品在构思和设计阶段的行为。CAD/CAE/CAM的集成化从根本上改变了传l的模具生方式。采用几何造型技术，注射产品一般不必进行原型试验，产品形状能逼真地显C在计算机屏q上Qƈ能借助于弹性力学有限元软g对品力学性能q行定?nbsp; CAD/CAE/CAM有以下几个优点：①提高生产率;②提高质?③羃短周?④有效地利用了有限地人才资源;⑤有利于技术资料储备，价值提高?
随着塑料注射成型CAE技术在模具、汽车、家用电(sh)器、A器A表等行业中的q泛应用Q目前已有许多外国公司出售商品化的流动模拟YӞ如澳大利亚的模具动公司的M0LDFIDWQ美国AC―TECH公司的C本文采用MPI模拟分析软gҎ(gu)注塑件进行流动模拟分析，q以此ؓ例介l模具CAE技术在注塑模设计中的应用。此软g可以帮助模具设计人员解决以下问题Q①通过最x口位|分析，可以定口的位|和数目;②预熔接痕的位|，q过比较定更ؓ合理的工艺参敎ͼ使熔接痕处在理想的位|?③预可能存在的泡孔位置Q以定排气槽的开设位|?④优化成型工艺参?模拟分析q程*Q?002?0?1;基金目Q云南省自然U学基金资助目(目~号Q?001E0016M)?
模具分析模型的徏立ؓ该零件的三维实体模型。由实体模型建立的该注塑件的有限元分析模型如所C，在分析中采用双层面网格Ş式，有限元分析模型数据ؓQ面单元?4256节点?2126。浇口位|的定及流动分析ؓ了更清楚的说明应用CAE软gq行注塑动分析的优性，在本文分别对三种不同口位置q行分析Q以做比较?
*ZY*125型号注塑机，其技术规gؓQ注压?119.00MPa;锁模?92.00t.塑g所用材料ؓABSQ相兛_CؓQ塑料熔融温?230.00 *C;模具温度=60.00 *C为比较方便，三种口位置的最大充填压力、注塑时间取为相同|卻I最大充填压?54.60MPa;注塑旉=5.00s.口居右(Cؓ位置1)时的动分析Q实际注时? 5.09s;最大补~压?58.85MPa;塑料最大流动速率=1.32??动前锋最低温?150.19 1;动前锋最高温?230.081.口居中(Cؓ位置2)Qƈ做流动分析：实际注射旉=5.07s;最大补~压?60.45MPa;塑料最大流动速率=1.32m3/s;动前锋最低温?164.67C动前锋最高温?230. 3)口居左(Cؓ位置3)Q做动分析Q实际注时?5.17s;最大补~压?119.00MPa;塑料最大流动速率=1.32??动前锋最低温?146.17 1;动前锋最高温?230.24。流动模拟分析结果比较不同浇口位|生的气在塑料熔体注充填过E中Q模腔内除了原有I气外，q有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气Q塑料局部过热分解生的低分子挥发性气体等。这些气体若不能通过排气pȝ利排出模腔Q将会媄响制品成型以及脱模后的质量?
在本文中QMPI分析软g预测出塑件在充填l束时可能生气泡的区域。浇口位|不同，产生的气泡的数量和位|也不同。浇口居?位置1)Ӟ熔体先进入中间区域，大端部分最后充填，气大部分在大端底部不利于排出。浇口居?位置2)旉分气泡可以在分型面处排出tM气数。明昑և浇iet口居?位置3)Ӟ气主要集中在与分型面垂直的q面上，也不利于排出。通过动分析软g可预气泡的位置q在设计旉取有效的措施?
不同口位置产生的熔接痕一般来_熔接痕对制品强度有一定媄响，q且在涂漆等后处理时Q熔接痕位置处较隑֤理，所以必ȝ短熔接痕的长度?
CAE分析软g在分析结果中分别l出了三U浇口位|的熔接痕的数量及分布。从l果可以看出当浇口居?位置1)Ӟ在大端侧边缘处的熔接痕数量增多，长度增加Q因为熔体充填型腔时Q流E长Q压力损失大Q流动前锋温度下降多(由分析可知，动前锋温度降低?0.61*C)Q熔接痕处力学性能较差。浇口居?位置2)Ӟ熔接痕主要位于塑件大端和端的侧边缘处，但由于熔体流E短Q压力、温度变化要比浇口在位置1处小(由分析可知，动前锋温度降低?5.42*C)Q熔体熔接得良好。浇口居?位置3)Ӟ大端侧边~及端边缘处的熔接痕数量明昑֢多，因ؓ熔体在充填型腔时程长，压力、温度降低得很多(由分析可知，动前锋温度降低?4.07*C)Q所以熔接痕处力学性能差?
填充质量口居右(位置1)Ӟ型腔充满Q填充质量较好，但由于熔接痕力学性能差，会媄响塑件的强度。浇口居?位置2)Ӟ型腔充满Q填充质量良好，塑g质量良好。浇口居?位置3)Ӟ端部分最后ƈ未充满，充填体积?4.63%׃上的分析l果看到Q浇口居左和口居右两种条g下注塑补~压力相差很大。这主要是因为在型腔充填l束后，注射压力(此时也称~压?的作用在于对模内熔体的压实。压实时的压力在生中有时等于注时所用注压力的Q有时也比较接近不同Q如口居右时。当口居左Ӟ׃大端部分先充满，所需填充压力增大Q加上冷却作用，部分区域冷却凝固。而对于流动前锋而言Q随着凝固层的增加Q流动阻力增大，凝固层阻熔体流动致使型腔无法充满。ؓ克服塑料动dQ注塑压力增大，在充填过E趋于结束时注塑压力H变x塑机最大注塑压力?
实际生验证在实际生产中Q当口居左(位置3)Ӟ会出现充填不满的现象Q出现大量废品，q与模拟预测l果怸致。后l工厂工艺改q，口位置׃|?改到位置2附近Q品质量合|模拟预测l果与生产结果相d。除此之外，模拟预测的气泡和熔接痕的位置也与实际生相吻合?
l束语一直以来，塑料制品成型设计都是凭借一定的基础知识和工作经验制定的Q设计方案的是否可行是在模具刉完成后Q通过反复试模及返修而确定的。这样不仅生产率低，而且制品的成本也大大的提高了。流动模拟技术的目的在于预测塑料熔体充填型腔的过E，计算道、浇口和型腔内的温度、压力、剪切应变速率及剪切应力的分布Qƈ结果以图表及着色图的Ş式显C出来。用户可以直接在屏幕上看C同工艺条件、不同设计方案下的成型过E的差异Q通过比较选择最佳的成型Ҏ(gu)Qƈ且可以从分析l果预测可能出现的成型缺P提出相应的对{，以减试模、修模次敎ͼ~短模具刉周期，降低成本提高产品质量?
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