MOLDFLOW在仪表板骨架注塑成型分析中的应用

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对仪表板骨架制品的成型性进行分析。仪表板骨架的成型性是指制品的结构（包括壁厚、加强筋等因素）是否能够满足塑料注塑成型的要求，即探求制品结构是否能保证塑料熔体充满模腔、制品成型后是否会出现由于制品结构导致的（工艺无法控制的）翘曲变形、应力集中等缺陷。> $ o/ g8 n9 Q0 X! |; ]由于本项目开始时仪表板产品模具已经制造完毕，并进入模具调试阶段，因此我们的模拟分析工作是从模具已有的浇注系统结构入手，进行制品成型性分析。 * v0 k& q* g- n

一、现有产品、模具及设备现状

: T; M# U5 t6 `( r 1、产品：产品模型： 经过上述修整后的模型 " e2 O4 P* @; B. _ M " o4 ?3 o/ m/ ]1 X3 q壁 厚： 2.5mm 材 料： PC/ABS 3 b$ w+ p2 Q1 l! f0 j. |3 x$ t 2、模具： 采用模具已成型方案，即7 浇口 5 a) A4 w# i8 ?4 y0 D. C3 m( G3、设备及工艺： 根据产品投影面积及重量定,系统默认工艺参数 4、浇口布置方式如下图：

  图1 7浇口设计方案

表1 中列出制件壁厚为2.5mm 时的分析结果：

表1 7 浇口分析结果 % h9 I) s0 v) u- y) C4 h) \: x0 m

可以看到，采用7 浇口进料，仪表板骨架的成型良好。但7浇口方案的气穴位置主要分布在骨架中间部位，需要在模具上特殊解决排气问题,如果排气不好,可能出现短射。

图2 7浇口填充效果图

在试模过程中，发现7 个浇口的注射过程中会出现“短射”现象，即在骨架中间部位不能成型。即使增加局部壁厚，也不能打满型腔。为解决这一问题，从缩短流道流程方面考虑，模具厂在模具上（即仪表板中间部位）又增加了6个浇口，即13个浇口方案。 ) W4 n! A; P7 h) U + ?) ? J. _" W5 v% [0 H9 q

二、13 个浇口方案的模拟分析

  ; ^$ X0 h7 @" T B7 \从缩短流道流程使熔料填充顺利方面考虑，浇口位置分布如图：

# ~8 r1 D& K" \图3 13浇口位置（黄色箭头）示意图

第一阶段：用以下参数对壁厚为2.5mm 的模型进行流动－保压模拟分析： 5 R0 B- c6 f9 I& R) L" t, W* u 设备锁模力：7000tonne v* e0 X1 I( Q s0 k( h最大注射速率：5000cm3 /s 模具温度：80℃ * r, @9 _. [9 m. S7 H( B熔体温度：280℃ 9 `# q. M2 ~) K 3 t" Y$ {: n7 F6 o/ x; J$ I从图4 中可以看出，熔体在3.183 秒内能填满型腔，但需要很大的锁模力（7067.51tonne）及流动速率(1633.59 cm3/s)，而现有设备无法满足这么大的锁模力。

5 i. n7 l) u8 d* T4 L图4 填充时间及熔接痕分布图

 

 

三、修改产品壁厚

  1 ?6 K" w. I( p1 Z/ p/ Y# A增加浇口数目后,可以填充满,没有明显的困气产生,但是锁模力结果超标,现有的机器设备不能满足.我们就考虑增加产品壁厚进行分析, 适当改变壁厚可以使熔体更易填充。于是，我们将模型壁厚分别设为2.8mm、3.0mm、3.2mm。再进行流动－保压模拟分析，以观察熔料填充的变化情况，模拟分析不同壁厚条件下制品的成型性. 分析结果对比（设备最大锁模力：5000tonne）

表2 浇口位置改动前(13 个浇口)

在现在的实际生产中，采用13 个浇口的方案后，壁厚为2.5mm 时，仍然不能使熔料填满型腔，这与模拟分析的结果相同。因此，对于仪表板骨架的成型过程，只增加浇口数量不能起到改善制品成型性的作用。另一方面，增加了模具上的浇口数量，使产品成本提高。 ! b9 |, E$ c2 G7 C: K! Y$ K 综合以上各种分析方案，从最大填充体积、填充时间、控制制品在成型过程中因收缩引起的变形等因素上考虑，我们认为如果仪表板骨架若采用3.0mm壁厚的结构，可以采用改动后的13 个浇口方案进行注射成型。 3 k4 \0 j- Y }% W7 ?7 i

四、修改浇口位置

  8 H4 c# Z) n8 @9 u 图5 表示的现生产中料流从13 个浇口中流入型腔时的分布情况。从图中可以看出，最后填充部位与浇口位置分布有关。为改变料流分布，改善熔料在仪表板中部的分布情况，使熔体在型腔内的填充分布均衡，我们重新布置了在骨架中间部位的三个浇口位置。图6 表示的是改变后浇口位置分布。

分别对壁厚为2.5mm， 2.8mm,3.0mm,3.2mm 的模型进行模拟分析，得到结果与改动前进行对比如下表：分析结果对比（设备最大锁模力：5000tonne）

表3 浇口位置改动后(13 个浇口)

但在现生产中采用的是改动前的13 个浇口布置方案，壁厚2.5mm 时制品不能成型，模具厂采用的是增加制品局部厚度（增加到了3.5mm－3.6mm）的方式提高制品成型性。但从我们的模拟分析的结果中看：如果在试模阶段能应用CAE模拟分析，则可以预测浇口位置对制品成型性的影响，从而可以避免完全依靠增加局部壁厚的方式来提高制品成型性。