Moldflow 软件在注塑模设计中的应用

Moldflow 软件在注塑模设计中的应用

        摘要：利用 M oldflow 软件对遥控器外壳塑件的不同浇口位置进行流动模拟分析。预测可能存在的气泡位置和熔接线位置及锁模力的大小，确定最佳浇口位置。以此为例说明 M oldFlow 在注塑成型中应用的好处。
        传统的注塑模设计基本凭借设计人员个人的知识和经验，模具设计、加工完毕后，需要花费大量的时间进行调试、修改，甚至可能由于无法挽回的一点失误使得整个设计报废，模具设计、加工的成本高，效率低。20 世纪 70 年代以来，随着计算机技术的迅猛发展和普及，注塑模具 C A D /C A E 技术也随之推广。
        其中以 M oldflow 软件的应用最具代表性，它能够在计算机上对整个注塑成形进行模拟分析, 可以进行填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力、收缩以及气体辅成型等的分析,找出可能出现的缺陷,提高一次试模的成功率,降低生产成本,缩短生产周期。本文主要介绍利用 M oldflow 软件对遥控器外壳塑件的不同浇口位置进行流动模拟分析。预测可能存在的气泡位置和熔接线位置及锁模力的大小，确定最佳浇口位置。

1 模拟分析过程
1.1 分析模型的建立
        为了模拟充模阶段，必须给出一个求解区域。一个求解区域就是被确定的一个空间范围,在这个空间范围内建立数学模
型并求解。程序使用者必须给出模腔几何形状的 FE M (有限元网格)模型。
        有三种方法用于建立几何模型: 使用 M FV IE W 自身命令建立几何模型；使用能被兼容的 FE M 程序建立模型,然后再把
它输入到 M oldflow 模拟程序中；使用一个 C A D 系统设计和绘制零件,然后再把它转化为分析模型。
        一般采用的方法是在一个 C A D 系统中建立塑件的几何模型，为保证 M oldflow 分析的准确性,需去除模型的表面修饰,如
倒角等尺寸较小的数据,简化几何形状,产生合适的网格。本文分析的制品为遥控器外壳,在 UG 中创建实体模型并转换保存
为 STL 模型。

1.2 网格划分
        系统可以根据用户需要产生三种有限元网格：M idplane、Fusion、Solid(3D )。本文分析中采用 Fusion 网格，网格划分结果如图 1。有限元分析模型数据如图 2，三角形单元个数 5378，节点数 2657，三角形单元的纵横比极大值为 5.767143，匹配率90.2％，可以保证具有较好的精确性。

网格划分

1.3 材料及工艺参数设定
        在进行分析之前,必须指定制品材料。此次所设计的产品是遥控器外壳,其大小属于中小塑件。此制品将直接与用户手部接触并需承受频繁的按动。因此，要求很高的表观质量和手感，并具有一定的强度。
M oldflow 软件可对用户所设定的材料给出推荐的注塑条件。本文选择美国 G E Plastics 公司的 A B S+PC 。推荐熔融温
度＝275.00℃，推荐模具温度＝70.00℃。

1.4 浇口位置的确定及分析
        浇口位置的正确与否，不仅影响到产品的外观，而且涉及到产品的质量。Moldflow可以根据模型几何形状及相关材料参数、工艺参数分析出最佳浇口位置。我们依据此结果，可以避免由于浇口位置设置不当可能引起的产品缺陷。选择Moldflow中的GateLocation （浇口位置）项进行优化分析，结果见图3。

考虑到模具设计时浇口位置的可行性，提出两个方案。方案1：一个浇口居中偏上（如图4），方案2：一个浇口居侧面
（如图5）。

3 流动模拟分析结果比较
3.1不同浇口位置产生的气泡
        在塑料熔体注射充填过程中,模腔内除了原有空气外,还有塑料含有的水分在注射温度下蒸发而成的水蒸气,塑料局部过热分解产生的低分子挥发性气体等。这些气体若不能通过排气系统顺利排出模腔,将会影响制品成型及脱模后的质量。

图6是两种方案产生气泡分析图的比较。从图6可以看出，方案2明显比方案1中的气泡少，且气泡更容易排除。

3.2不同浇口位置产生的熔接线
        熔接线产生于两股低温流头相遇的位置,熔接线的出现对制品强度有一定的影响,熔接线会削弱制品的结构强度，使制品产生表面缺陷,并且在对制品涂漆等后处理时,熔接线位置较难处理。所以应尽量缩短熔接线的长度和避免出现在制品严重的受力部分。图7是两种方案产生熔接线分析图的计较。从图7可以看出，方案2的熔接线比方案1的少而且短,熔接线出现的位置也比方案1理想。

熔接线

3.2不同浇口位置的锁模力
        当高压的塑料熔体充满型腔时，会产生一个沿注射机轴向的很大的推力，该推力应小于注射机额定的锁模力，否则在注射成型时会因锁模力不紧而发生溢边跑料现象。Moldflow能够预测锁模力大小，从而选择合理的注射机。
方案1时的最大锁模力为63.59kN吨，方案2的最大锁模力为51.81kN。(如图8、图9)


4结束语
        机器人比赛引人关注，PTR2000以其良好的性能得到了广泛应用，随着科学的发展，它的功能会越来越完善。PTR2000通过232电平转换后与PC机连接是允许的，但是占有计算机资源较大，建议在PTR2000与计算机之间接上一个单片机。另外以上设计只有单向通信，即由上位机通过无线通讯模块传给下位机，实现了点对点控制。下一步要做的工作是实现系统的一点对多点通讯进而实现双向通讯，那时能力风暴机器人才成为真正意义的全自主机器人。

参考文献：
        [1]、周刚.基于DSP的移动机器人控制系统设计及点阵研究[D].同济大学,2000.
        [2]、王福瑞.单片机测控系统设计大全[M].北京航空航天大学出版社.1998.
        [3]、刘乐善,等.微型计算机接口技术原理及应用[M].武汉：华中理工大学出版社,1996.
        [4]、周轶峰,等.VisualBasic6.0实用编程技术[M].北京：中国水利水电出版社,1999.
        空子培训http://www.kongzipx.com
        UG博客http://www.ugboke.com