MOLDFLOW在仪表板骨架注塑成型分析中的应用

HEATS

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。> 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 P4 K! s" [" T$ B% Y8 a & [8 k; z# H; z5 j

一、现有产品、模具及设备现状

1、产品：产品模型： 经过上述修整后的模型 3 J$ v# r! ?$ F 壁 厚： 2.5mm : H6 k& j4 z1 U- ^; R& R材 料： PC/ABS ' _+ H# d, a, `2、模具： 采用模具已成型方案，即7 浇口 3 R/ ^ ?- v3 {, E3、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 0 F( h8 _/ B$ ?# u. U . v* m/ Q' q& M. k4、浇口布置方式如下图：

  3 e/ q) z" g. r6 D2 ]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 $ x/ m0 _( x F3 [# r

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。 ; _$ [* R6 S7 d6 v& ^4 v/ b' Q! v" \

二、13 个浇口方案的模拟分析

  ' y0 R9 I! W O9 ? 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 h x4 C5 X5 y# M; I. {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： ( D" w3 I# }) i6 t; n : ~, V; o4 I, {+ ~+ y6 H4 x1 i% \设备锁模力：7000tonne 最大注射速率：5000cm3 /s / I9 \$ Q$ X u0 K) M4 F y% ]; B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。

7 i: ~+ C7 ~6 `6 k图4 填充时间及熔接痕分布图

 

 

三、修改产品壁厚

  ) |; y# C l" B6 }1 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. ) }0 h: Y) v, c }: J+ } / B6 S( { f7 C0 S6 {0 s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) 7 ?/ V8 j. ?9 t* n. B! W

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。 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。 ! G0 N T, k. h1 L- G$ C8 N

四、修改浇口位置

  # y. b: U: S# z M4 v [. b7 r' ]! w 5 o8 |$ v1 f# Z0 ?6 C7 ~1 e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。