美国moldflow公司上海办事处余卫东陈建传统的注塑模具设计主要依靠设计人员的直觉和经验进行,模具设计加工完以后往往需要经过反复的调试与修正才能正式投入生产,发现问题后,不仅要重新调整工艺参数,甚至要修改塑料制品和模具,这种生产方式制约了新产品的开发。利用Moldflow软件可在模具加工之前在计算机上对整个注塑成型过程进行模拟分析,包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力、收缩以及气辅成型和热固性材料流动分析。Moldflow软件也可作吹塑、热成型、反应注射、塑封及橡胶注射成型分析,找出未来产品可能出现的缺陷,提高一次试模的成功率,以达到降低生产成本、缩短生产周期的目的。
优化塑料制品设计塑件的壁厚、浇口数量、位置及流道系统设计等对于塑料制品的成败和质量关系重大。以往全凭制品设计人员的经验来设计,往往费力、费时,设计出的制品也不尽合理。利用Moldflow软件,可以快速地设计出理想的塑料制品。
由于塑料制品的多样性、复杂性和设计人员经验的局限性,传统的模具设计往往要经过反复试模、修模才能成功。利用Moldflow软件,可以对型腔尺寸、浇口位置及尺寸、流道尺寸、冷却系统等进行优化设计,在计算机上进行试模、修模,可大大提高模具质量,减少试模次数。
优化注塑工艺参数由于经验的局限性,工程技术人员很难精确地设置制品最合理的加工参数,选择合适的塑料材料和确定最优的工艺方案。Moldflow软件可以帮助工程技术人员确定最佳的注射压力、锁模力、模具温度、熔体温度、注射时间、保压压力和保压时间、冷却时间等,以注塑出最佳的塑料制品来。
MF/Flow用于分析聚合物在模具中的流动,并且优化模腔的布局、材料的选择、填充和保压的工艺参数。可以在产品允许的强度范围内和合理的充模情况下减少模腔的壁厚,把熔接线和气穴定位于结构和外观允许的位置上,并且定义一个范围较宽的工艺条件。
MF/Cool用于冷却分析系统对流动过程的影响,优化冷却管路的布局和工作条件。MF/Cool和MF/Flow相结合,可以得到十分完美的动态的注塑过程分析。这样可以改善冷却管路的设计,从而产生均匀的冷却,并由此缩短成型周期,减少产品成型后的内应力。
MF/Warp用于分析整个塑件的翘曲变形(包括线性、线性弯曲和非线性),同时指出产生翘曲的主要原因以及相应的补救措施。MF/Warp能在一般的工作环境中,考虑到注塑机的大小、材料特性、环境因素和冷却参数的影响,预测并减小翘曲变形。
MF/Stress用于分析塑料产品在受外界载荷的情况下的机械性能,在考虑到注塑工艺条件下,优化塑料制品的强度和刚度。MF/Stress预测在外载荷和温度作用下所产生的应力和位移。对于纤维增强塑料,MF/Stress根据流动分析和塑料的种类的物性数据来确定材料的机械特性,用于结构应力分析。
MF/Shrink模腔尺寸确定MF/Shrink可以通过对聚合物的收缩数据和对流动分析结果来确定模腔尺寸大小。通过使用MF/Shrink,可以在较宽的成型条件下以及紧凑的尺寸公差范围内,使得模腔的尺寸可以更准确地同产品的尺寸相匹配,使得模腔修补加工以及模具投入生产的时间大大缩短,并且大大改善了产品组装时的相互配合,进一步减少废品率和提高广品质量。
MF/0ptim注塑机参数优化材料等参数以及流动分析结果自动产生控制注塑机的填充保压曲线。用于对注塑机参数的设置,从而免除了在试模时对注塑机参数的反复调试。MF/Optim采用用户给定或缺省的质量控制标准有效地控制产品的尺寸精度、表面缺陷以及翘曲。
MF/Gas模拟气体辅助注射成型过程,对整个成型过程进行优化。MF/Flow与MF/Gas耦合求解,完成聚合物注射阶段的分析。此时熔体可以部分或全部充满模腔。注塑成型过程的工艺条件、流道和模腔的流动平衡、以及材料的选择等可以从中得到优化组合。
塑件纤维取向对采用纤维化塑料的塑件的性能(如拉伸强度)有重要影响。MF/Fiber使用一系列集成的分析工具来优化和预测整个注塑过程的纤维取向,使其趋于合理,从而有效地提高该类塑件的性能。
热固性塑料具有低热传导率和低粘度的优点因而被广泛应用。MF/Tsets可以对热固性塑料的流动和融合等复杂过程进行模拟,从而减少表面缺陷,保证材料的热传导和融合,控制塑料在型腔中的流动。
制件为一个电脑面板,应采用一模一腔。塑料材料采用CHIMEIPOLYLACPATOT(ABS)。主要的问题是制件顶部有熔接痕和发生困气。
接口直接读入CAD模型;也可在Moldflow建模模块中建模。模型及浇注系统、冷却系统如、所示。浇注系统初始设计使用两个侧浇口(1)原始方案填充型式较为均匀,如所示,因此,锁模力不会过大。在本方案中,从浇口到填充末端的距离很长,因此需要采用合适的保压工艺。
温度分布如所示,大部分温度分布在允许范围内(*20C)。但是在薄的一些区域,料流前峰温度非常低。如果注塑工艺有些偏差,在这些区域很容易产生短射和应力集中。
显示塑件上困气的位置。大部分困气出现在筋和边的末端,因此,除了顶部,其他区域不易发生烧焦和短射现象。为了防止困气和得到更好的熔接痕,必须减小顶面末端的厚度。
显示了熔接痕的位置有四条熔接痕比较明显。要移动和消除熔接痕,必须修改塑件的壁厚和浇口的份置。240*C,模具温度为60*C,注射时间为2.2s.显示了型腔的冷却效果。圆圈区域内温度较高,而上下的温差也较大。这是导致热弯曲的主要原因。因此,必须修改冷却水管或模具的结构。
温差分布(2)修改方案修改原流道系统和制件壁厚,如所示。形状没有改变,局部壁厚作了些调整,圆圈内壁厚较薄的区域厚度从1mm增加到2mm以消除料流迟滞。顶部区域形状变化如所示,厚度从顶部向边缘逐渐变薄。
1显示了熔接痕的分布位置,有四条熔接痕均分布在角部和侧壁,不容易被肉眼观察到。2在制件的顶部,加入一个冷却镶块,镶块的材料是BeCu,这样制件的顶部冷却效果较好,温度分布就比初始方案均匀。
注塑压力和锁模力小于注塑机极限。为了建立更宽的注塑条件窗口,我们优化了注塑参数,这样至少减少了20%的注塑压力和锁模力。
在初始方案中制件顶部极容易发生困气。我们通过控制注塑速率和改变壁厚变化,避免了困气。
如果使用初始的浇口尺寸,很容易发生塑料降解。所以我们降低了注塑速率并修改了浇口尺寸。
如果使用初始的冷却模型,在制件的顶部会发生热量集中。我们通过在制件的顶部加入一个Be-Cu冷却镶块,使该区域温度降低并分布均匀。
在初始方案中,熔接痕比较明显,我们应按修改方案改变浇口,修改制件厚度变化来改变熔接痕健。
上一篇:废塑料聚氯乙烯中氯含量的测定
下一篇:超临界流体技术在塑料分解回收中的应用
>>返回