Moldflow软件在无绳电话机底盖模具设计中的应用
计算机辅助技术
文章编号：１００５．３３６０（２００９）０２—００５０－０５
Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件在无绳电话机底盖模具设计中的应用ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｏｌｄｆｌｏｗＳｏｆｔｗａｒｅｉｎＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＣｏｒｄｌｅｓｓＰｈｏｎｅＢｏｔｔｏｍ．．ｃｏｖｅｒ
目前，ＣＡＤ／ＣＡＭ技术在模具设计与制造中的应用比较成熟，而要设计和制造出高质量的模具，不仅要采用ＣＡＤ／ＣＡＭ技术，而且还要采用ＣＡＥ技术。ＣＡＥ技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，模具制造前，在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析，准确预测熔体的填充、保压、冷却以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改塑件和模具设计…。
本文介绍了ＣＡＥ软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ及其运用实例，阐述了ＣＡＥ软件在塑料模具设计中的重要作用。
１塑件工艺分析
图ｌ所示塑件为电话机底盖，材料为ＡＢＳ。图２为该塑件的二维视图，长１８９ｒａｍ、宽１７５ｍｍ。从图１可以看出，许多凸起的带盲孔的圆柱不均匀分布在塑件内部，而且大小不同的加强筋分布在复杂曲面的底盖外沿上，因此，合理的模具设计显得非常重要。通过分析塑件的几何结构可知，塑件表面为不
■■●■■■■■●■■■■■■■■■■●■●■●■－
ＩＩＩ女ｍｌ：ｔＭ：２００８－０９－１８ＪＴＩ规则曲面。选择塑件的最大截面处分型，正确设计浇注系统、确定合理的注塑成型工艺是该模具设计的关键。
圈１电话机底量
Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｐｈｏｎｅｂｏｔｔｏｍ—ｃｏｖｅｒ
枣圈２曩件二维视图
Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｖｉｅｗｏｆｐｌａｓｔｉｃ
ｐａｒｔｓ万方数据
２ＣＡＥ分析
采用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件，对塑件的注塑成型过程
进行ＣＡＥ分析。
２．１最佳浇口位置
最佳浇Ｈ位置分析如图３所示。从图３可以
看出，最佳浇１３位置在电话机底盖中心偏上一点，
这与实际生产相吻合，因为电话机底盖前面有一段
区域壁厚较其他地方薄，增加了该处的流动阻力。
●纛圈３量隹浇口位置分析结暴｛Ｆｉｇ．３Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｏｆｏｐｔｉｍａｌｇａｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
根据最佳浇ＩＩ位置分析，考虑电话机底盖的外
观要求和分型面的选取及脱模方式，选取在电话机
底盖外表面的最佳浇口位置进行单浇口分析，设ｉ置注射时间为０．５ｓ，模具温度为７０＂Ｃ，熔体温度为｝２６０＂Ｃ，填充达到９９％时进行速度与压力的转换控制，以注射压力的８０％保压１０ｓ，其分析结果如图；４所示。从图４可以看出，填充时间、熔体前沿温度；等较合适，但最大注射压力有点偏高。
；
（ｃ）熔体前沿温度（ｄ）锁模力
▲田４采用●漫口进行分析：Ｆｉｇ．４Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｍｇｌｅｇａｔｅ
为Ｔ射压力，在靠近薄壁区域的地；Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件在无绳电话机底盖模具设计中的应用
方增加两个浇口，进行三浇口分析，分析结果如图５所示。从图５可以看出，采用三浇口填充，其填充时间和熔体前沿温度变化不大，最大注射压力下降了约１５ＭＰａ，锁模力下降了约４０ｔ，对注射机的参数要求降低了，这对降低生产成本具有重大意义。
（ｃ）熔体前沿温度（ｄ）锁模力
矗圈５采用三漫口进行分析
Ｆｉｇ．５Ｔｈｅａｎａｌｙｓｔｓｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｔｈｒｅｅｇａｔｅｓ
上述分析是在无浇注系统条件下完成的，需要比较不同浇注系统的填充分析结果才能确定成型方案。
浇注系统主要由主流道、分流道、浇口和冷料井组成。浇注系统的尺寸设计影响制品的质量和成型周期，所以要进行分析来合理设计【２】。
２．２填充
填充阶段从熔体进入模腔开始，当熔体达到模腔末端，模腔体积被填满时即完成填充。不同的浇注系统对制件的填充行为产生不同的影响，压力损失、剪切速率和剪切应力都会随着浇注系统的改变而变化，因此，进行填充分析的最终目的是为了获得最优的浇注系统的设计。用户可通过分析结果查看塑件的填充行为是否合理，填充是否平衡，能否完成对塑件的完全填充等【３】。
２．２．１单浇口填充
直接浇口，又叫中心浇Ｅｌ、主流道浇口。该浇口注塑压力和热量损失最小，由于其尺寸较大，因而固化时间较长，延长了补料时间，其补缩效果很好，但容易产生残留内应力㈨。现取主流道大端直径４ｍｍ，锥度４。，长度６５ｒａｍ，其填充分析结果如
５ｌ万方数据
Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件在无绳电话机底盖模具没计中的应用
图６所示。
（ｃ）熔体前沿温度（ｄ）锁模力
鸯圈６簟浇口填充分析结果：Ｆｉｇ６ＴｈｅｆｉｌｈｎｇａｎａｌｙｓＩｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｔｎｇｌｅｇａｔｅ
比较图４与图６可以看出，直浇口进料时流道｛系统的压力损失仅约为２０ＭＰａ，填充时间、熔体流
动前沿温度和锁模力的变化不大。｛２．２．２三浇１３填充；
点浇口是一种尺寸很小的浇口，熔体通过时有
很高的剪切速率，对于降低假塑性流体的表观黏度ｌ是有益的，同时熔融物料通过小浇Ｉ：１时还有摩擦生；
热、提高料温的作用，使黏度降低。点浇口在开模
时容易实现自动切断，塑件上残留浇口痕迹很小。；现取主流道大端直径４ｍｍ，锥度４。，长度４０ｍｍ；
分流遭直径４ｍｍ，长度３０ｍｍ，其填充分析结果如
图７所示。！
（ｃ）熔体前沿温度（ｄ）锁模力
ｌ圈７三浇口填充分析结果
Ｆｉｇ．７ＴｈｅｆｉｌｌｉｎｇａｎａｌｙｓＪｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｒｅｅｇａｔｅｓ
通过比较发现，单浇１３填充的最大注射压力为８１．０２ＭＰａ，锁模力为１３８．４ｔ，而三浇口填充的最大注射压力为８３．８１ＭＰａ，锁模力为１００．Ｉｔ，两者对注塑机的参数要求相差不大。此外，两种成型方式填充时的流动前沿温度范围较小，不会产生明显的熔接痕和表面凹陷等。但是三浇口填充时熔体所受到的剪切速率较大，容易使物料受热分解。而且三浇口进料需要二次分模，比单浇１３的模具多了一块模板，增加了生产成本，另外，注塑成型时模腔受力远离模具中心，造成模具的受力不均匀。
考虑到塑件的外观要求、生产成本及成型质量，决定采用一模一腔单直浇口的成型方案，使压力损失达到最小，降低模具制造成本，使熔体在模腔内流程基本一致，保证制品的成型质量。
２．３冷却一流动．翘曲
冷却分析用来分析模具与制品的热传递过程。通过冷却分析结果，可以判断塑件冷却效果的优劣，根据冷却效果计算冷却时间，确定成型周期。在获得均匀冷却的基础上优化冷却管道布局，尽量缩短冷却时间，从而缩短单个制品的成型周期，提高生产效率，降低生产成本。
流动分析用于预测塑料在模具内的流动情况。其目的是为了获得最佳保压阶段设置，从而尽可能地降低由保压引起的制品收缩、翘曲等质量缺陷。
翘曲分析用于判定成型后的塑件是否出现翘曲，通过分析确定翘曲类型、翘曲大小以及翘曲产生的原因，以减小翘曲变形。
本模具建立了冷却水道，其工艺条件采用默认值，即模温７０。Ｃ、熔体温度２６０Ｃ、开模时间５ｓ、保压冷却时间总和３０ｓ，而填充控制方式为注射时间控制，注射时间为０．５ｓ，速度／压力控制转换为填充体积控制，当物料填充９９％时转为压力控制。先采用上下各两条冷却水道进行分析。分析结果如图８所示。
（ａ）冷却水温度
（ｂ）冷却管道温度
万方数据
５２
Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件在无绳电话机底盖摸具设计巾的应用
的翘曲如图９（ｃ）所示，其最大值为１．１３９ｒａｍ，因此，收缩是引起该翘曲的主要原因。由于选用的材料不含填充物，因此，由分子取向引起的翘曲为零，如图９（ｄ）所示。
从以上分析可看出，熔体前沿温度、冷却水温度等都符合要求，要解决的问题就是翘曲问题。本文通过修改冷却系统和调整成型工艺来解决翘曲问题。由于塑件面积较大，两条冷却水道的冷却效率不高，因此可通过在凸凹模上增加冷却水道来加强冷却。
；
（ｅ）浇口冷凝时间
（ｆ）塑件冷凝时间
：未圈８冷却分析结果
：
Ｆｉｇ．８Ｔｈｅｃｏｏｌｉｎｇａｎａｌｙｓｌｓｒｅｓｕｌｔｓ
一般来说，冷却水的入１：３温度与出１：３温度不应相差太多，应当控制在２～３‘Ｃ以内，同时冷却水的入；
口温度与冷却水／金属界面温度之间差值应在５℃之内，就可以认为冷却效果比较显著。从图８（ａ）、（ｂ）可以看出，电话机底盖注塑成型过程中，冷却水的入口温度与出口温度相差只有０．５６４Ｃ，冷却水入：口温度与冷却水／金属界面温度之间的差值在３℃：
以内，因此其冷却效果是可以接受的。
冷却管道的温差越小，说明冷却的效果越好。
‘ｃ岫收躺专誓言翘０善昙掌舶腱的翘曲从图８（ｂ）可以看出，冷却管道的温差只有０．８１℃，
；
Ｆｉｇ盯“。ａ吲Ｙｓｌｓｒｅｓ山ｓⅣｗａ咖Ｐ
ｇ
冷却效果明显。当冷却结束后，塑件温度应低于推引起收缩的主要原因是保压压力过低，因此可
荐的顶出温度，在材料属性（ＡＢＳ）中推荐的顶出温ｊ
对保压压力的设置进行优化，保压曲线设置如图１０度为８９℃。从图８（ｃ）可以看出，保压冷却结束后，
；
所示。对应的保压曲线为以最大注射压力的１００％塑件的大部分区域都在８９＂Ｃ以下，但尚有小部分区
保压５ｓ，然后以最大注射压力的８０％保压５ｓ，最域高于８９＂Ｃ。说明冷却管道的布局还不完善，某些后保压压力在４ｓ内线性降为０，保压冷却时间总和区域得不到足够的冷却。从图８（ｄ）可以看出，在为２０ｓ。
１３．４５ｓ时，塑件已经完全固化。从图８（ｅ）可以看出，ｉ在１６．４５ｓ时，主流道和浇口才完全固化，而设置的｛
保压时间为１０ｓ，说明这时已经释放压力了，即发生欠保压，应当加强浇口处的冷却或延长保压时间。从图８（ｆ）可以看出，在２２．２０ｓ时，塑件和浇注系统：
都已经固化，说明保压冷却时间总和为３０ｓ有点长，；
参田１０保压曲终
应当减少冷却时间，缩短生产周期，提高生产效率。
Ｆｉｇ．１０Ｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆｈｏｌｄｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ
塑件的翘曲变形一般是由冷却、收缩及分子取
重新进行ＣＦＷ（冷却．流动．翘曲）分标得
向不均匀等因素引起的。本文中塑件的总体翘曲
到如图１ｌ所示的翘曲分析结果。通过增加冷却管如图９（ａ）所示，翘曲的最大值为１．１９２ｍｍ。其中，道和优化保压曲线，由收缩引起的翘曲明显减，Ｊ、如由冷却引起的翘曲如图９（ｂ）所示，其最大值仅为图１ｌ（ｂ）所示。总体上由收缩引起的翘曲由１．１９２ｒａｍ０．２７０９ｍｍ，不是发生翘曲的主要原因；由收缩引起
降为ｏ．８００５ｍｍ，下降了约３４％，说明增大保压压力
５３
万方数据
Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件在无绳电话机底盖模具设计中的应用
能减小翘曲变形，修改后的保压曲线更理想。
（ａ）总体翘曲结果（ｂ）由收缩引起的翘曲
田１１优化后的翘曲分析结果
Ｆｉｇ．１１Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｏｆｏｐｔｉｍｉｚｅｄｗａｒｐｉｎｇ
通过以上分析，可以最终确定成型方案，即：
（１）一模一腔，底面直浇ＩＳＩ进料，采用两板式注塑模具；
（２）冷却管道为８条，定模侧４条，动模侧４条，管径为８ｍｍ，中心距塑件表面约１６ｍｍｌ
（３）冷却水温度为常温２５＂Ｃ，雷诺数为１００００，流速为３．３８７Ｌ／ｍｉｎ；
（４）模温为７０＂（２、熔体温度为２６０＂（２、开模时间５ｓ、注塑保压冷却时间总和为２０ｓ，填充控制为注射时间控ｎｉｌ（注射时间为ｏ．５ｓ）、速度／压力控制转换为填充体积一时间控制（填充９９％时开始转换），保压控制为填充压力与时间关系，先后保压最大注射压力的１００％和８０％各５ｓ，然后在４ｓ内线性降为０。
３结论
将Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析结果与实际生产中通过试模所得的方案相对比，成型工艺参数大体相同，从而证实了Ｍｏｌｄｆｌｏｗ在模具设计与生产中的实用性。ＣＡＥ技术的应用带来的直接好处是优化模具设计，省时省力，减少试模、修模次数和模具报废率，缩短模具设计制造周期，降低成本，提高产品质量。
参考文献：
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蜜胺餐具标准将推动氨基模骥料健康发展
近期，以“和谐发展规范创新”为主题的首届中国蜜胺行业发展峰会在北京举行。来自国内的２０多家蜜胺产品生产企业代表面对激烈的市场竞争，特别是国家针对蜜胺餐具制造业即将出台的严格检测标准，一致表示，加大产业规范和自主创新，是进一步推动我国氨基模塑料行业可持续发展的关键。
据悉，下一步，国内蜜胺产品生产企业将从以下三个方面加大创新力度。一是着力开发氦基模塑料高性能品种，逐步实现产品系列化。二是研发注塑型品种，稳定和提高产品质量。三是加强对氨基模塑料市场的研究，不断拓宽应用领域，如餐具、日用电器、电子电气、泡沫塑料等，加大低游离醛氨基模塑料的开发。
中国塑料加工工业协会秘书长马占峰介绍，塑料工业是一个朝气蓬勃的行业，从上世纪６０年代起步，经过不断发展，到２００８年，中国氨基模塑料年产值达到４０万ｔ，已位居世界第一。其中，仅蜜胺餐具出口额就突破１０亿美元，占国际市场份额８０％以上。
马占峰介绍说，氯基模塑料是化工合成热固性材料之一，以蜜胺（三聚氰胺）、甲醛、尿素为主要原料，加入适量的木浆纤维素填料以及着色剂等辅助材料制成。其产品具有逼真的陶瓷风格，表面光滑、色泽鲜艳、无毒、无味。因氨基模塑料产品同时具有不易破碎、耐腐蚀、抗老化、耐摩擦等优势，近年来被广泛应用于餐具、洁具、日用电器配件、汽车配件、工业电气配件、电脑配件等领域。
中国石油与化工行业协会信息与市场部主任祝防说，经过多年的发展，中国蜜胺行业无论是产品数量还是质量都有了很大的发展，并跻身国内大行业领域。如何科学认识当今全球金融危机下蜜胺行业的发展，消除大众对蜜胺树脂可能存在的不当认识，正确引导舆论导向，对如何扩大内需，巩固和扩大出１：３具有特殊的意义。
据介绍，目前发达国家仍在不断开发氨基模塑料生产技术，产品发展潜力巨大。如日本现已开发出不用木浆的餐具料，用一年生的草本纤维素代替消耗森林资源的木本纤维素作填料，并已实现商品化。最近，美国又研究出了氨基模废塑料的处理方法和用途，从根本上解决了氨基模塑料固化后不能再熔融重复使用带来的环保问题。这些创新技术也将是国内氨基模塑料生产企
业的发展方向。万方数据
Moldflow软件在无绳电话机底盖模具设计中的应用
作者：彭满华， 刘斌， Peng Manhua， Liu Bin
作者单位：华南理工大学机械与汽车工程学院,广东,广州,510640
刊名：
塑料科技
英文刊名：PLASTICS SCIENCE AND TECHNOLOGY
年，卷(期)：2009，37(2)
引用次数：0次
参考文献(4条)
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引证文献(1条)
1.徐立新.杨安虎基于Moldflow的仪表盖模具设计[期刊论文]-兰州交通大学学报 2009(6)
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/e04137655.html,/Periodical_slkj200902009.aspx
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