MOLDFLOW在仪表板骨架注塑成型分析中的应用

HEATS · 发表于 2010-9-12 09:00:34

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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。> + b; ?/ A w. g1 a/ a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。 - ^) @9 q. Y( R5 [5 o- R. E# K# {6 S# S" X7 ]& s

一、现有产品、模具及设备现状

( I$ V# Y5 X: J3 P . F7 M8 X, n t1 ?2 V3 x1、产品：产品模型：经过上述修整后的模型 # L. v# `8 D B& I5 S1 Y - @/ _+ J6 m; W* w% {5 g壁厚： 2.5mm g3 U* j. w1 m$ `7 ~! A 材料： PC/ABS + Q" [" N) {( u8 _" K8 I5 l# W/ s 5 g v0 Z% ~2 W9 b$ c& X a2、模具：采用模具已成型方案，即7 浇口 " U8 _8 Z& O7 Q) H1 K 3、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 * f/ \$ `$ K$ H6 R% |6 g& b* d " d" y4 |+ ]- K# J1 E3 Y* Z 4、浇口布置方式如下图：

! S2 ]: F2 l' s3 \4 i" h 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 1 \- W; H& ?/ L7 W7 |. J; c3 _

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。

i, p* F L5 N' a+ p- s1 N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。 8 ^, q8 s( T2 u6 f1 h- W . o! c) t6 P/ G: o$ g8 S

二、13 个浇口方案的模拟分析

- N# K7 b9 Q' ]" e, n1 ? N2 {3 T! `) ^ 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：

& c7 u, ?3 ]% T3 t 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：设备锁模力：7000tonne 最大注射速率：5000cm3 /s 模具温度：80℃ 熔体温度：280℃ 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。

* J3 o( {$ Z5 ^2 R1 K& R图4 填充时间及熔接痕分布图

三、修改产品壁厚

# D) Q5 u% v3 F! h ! Y8 C' }! ]- I& `) j/ U 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. & r) q) J8 r! R4 s3 D % S6 S/ |! q9 a- ?9 o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) # K: e/ z4 z$ p/ n& J1 D

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。 ) O/ y [# g1 ?- @" l4 E3 h 1 J. ^1 K; O5 X. ^6 X2 R7 Y 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。 1 y# {" u( J& a$ N4 z) t- A% o6 L" q

四、修改浇口位置

- d5 [0 H6 {6 F) y , c; _* F3 u. d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) % ~6 S7 h9 F4 P' `

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。

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