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。> 8 q' X9 ^: Q. e# q4 d; m" I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。 % ^( v# Y0 g% O; R 3 B" H) R6 R/ Z6 G9 c8 c7 W

一、现有产品、模具及设备现状

/ h5 f5 q! ~4 Z7 F1 O9 `% ` % K" V3 p4 S8 `' l" b. F1、产品：产品模型：经过上述修整后的模型 / Q+ ]: j0 D0 ^% F 0 b( V* g, r! O: I4 ?/ e 壁厚： 2.5mm 8 ~3 Z- T* C8 [* @ 材料： PC/ABS ?& L5 r7 V' v: w7 H% L' \6 T: m. Z 2、模具：采用模具已成型方案，即7 浇口 4 R3 M8 {# [- K D" v! Z+ R. E Y 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 3 w7 N* f& O4 N! o - U ^% H# o: t5 E' N1 u1 t" P4、浇口布置方式如下图：

0 P& A- o7 ]+ m W4 \ 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 - p# \ Q0 J" L, A- q$ t% z

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。

k4 A; @% L6 P6 y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。 4 u3 E" ^* {! [+ N) w 6 o) F$ |( T, u' ?& L

二、13 个浇口方案的模拟分析

0 g# x5 ~- w/ M7 g" S 2 f/ c( P7 i) n# b9 s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：

' k3 F4 d& w" \' p( ] 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。

/ i- d6 w# A0 K9 e 图4 填充时间及熔接痕分布图

三、修改产品壁厚

3 g/ |1 ^# x1 c3 c . E0 J. [1 }8 Q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. 8 \; _6 P/ t6 a& @' Z0 @% y' I) F6 e 4 F3 v, m$ {2 P& ?4 \0 e 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) ; n7 G$ r P6 z

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。 ! ~/ l X# k1 {9 @% W- N " K6 \% b- n2 M. N% ?+ e, 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。 6 n9 ]' K& H$ M7 d 8 |4 d8 G; n6 s

四、修改浇口位置

6 Q5 ?" `$ W. y( ] A) U3 G) D% A2 R- V! G4 z/ O. }6 s* n 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) ) ^% \2 l" o& H% W% x" V

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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