第 09 卷 第1期 中 国 水 运 Vol.9 No.1 2009 年 1月 China Water Transport January 2009 收稿日期:2008-12-14 作者简介:鄢 敏,黄冈职业技术学院 机电工程系硕士,研究方向为材料加工 基于 Moldflow的塑料把手 CAE分析 鄢 敏,刘良瑞,黄常翼,耿红正,韩贤贵 (黄冈职业技术学院,勾祢D夗敂樒黄冈 438002) 摘 要: 介绍 CAE 软件 Moldflow,运用 Moldflow 软件中的 MPI 模块对塑料把手注塑成形过程进行数值模拟分析, 预测型腔压力分布、温度分布、锁模力 퐿舜 옰 鄸 蔿꼝촭据结果比较,提出工艺优化方案。 关键词:Moldflow;MPI;CAE;注塑模 中图分类号:TB47 文献标识码:A 文章编号:1006-7973(2009)01-0131-02 一、前言 塑料制品从设计到成型是一个十分复杂的过程,它包括塑 料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等几个 方面。它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟 练操作工人协同努力来完成,这是一个设计、修改、再设计的 反复迭代、不断优化的过程。目前,尽管 CAD/CAM 在模具 设计与制造中运用比较成熟,但是由于塑料制品的多样性、复 杂性和设计人员经验的局限性,欲精确制定出一套可以减少成 本、节省时间、提高产品质量及合格率的最佳工艺方案具有一 定难度。要设计和制造出高质量模具,仅仅依靠 CAD/CAM 是不够的,必须运用 CAE 技术,在计算机上对整个注塑过程 进行模拟分析,依据塑料性能,优化成型工艺参数和制品结构, 使模具设计师在设计阶段就能找出未来产品可能出现的缺陷, 提高一次试模的成功率,缩短模具的制造周期,降低生产成本。 本文运用 CAE 数值分析软件模拟分析塑料把手成形过程,揭 示其成形规律,并提出工艺优化方案。 二、Moldflow 的简介 Moldflow 软件是澳大利亚 MOLDFLOW 公司的产品, 该公司自 1976 年发行了世界上第一套塑料注塑成型流动分 析软件以来,一直主导塑料成型 CAE 软件市场。Moldflow 软件包括 3 部分: Moldflow Plastics Advisers(产品优化顾问,简称 MPA):在完成塑料制品设计后,运用 MPA 软件模拟分析, 在很短的时间内,就可以得到优化的产品设计方案,并确认 产品表面质量。 Moldflow Plastics Insight(注塑成型模拟分析,简称 MPI):对塑料制品和模具进行深入分析的软件包,它可以在 计算机上对整个注塑过程进行模拟分析,包括填充、保压、 冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩,以及气体辅助成 型和热固性材料流动分析等,使模具设计师在设计阶段就找 出未来产品可能出现的缺陷,提高一次试模的成功率。 Moldflow Plastics Xpert(注塑成型过程控制专家,简 称 MPX):集软硬件为一体的注塑成型品质控制专家,可以 直接与注塑机控制器相连,可进行工艺优化和质量监控,自 动优化注塑周期、降低废品率及监控整个生产过程。 一般情况下,最常用的是 MPI 模块,主要用来对注塑成 形过程进行模拟分析,从而得到最佳的浇口数量与位置,合 理的流道系统与冷却系统,并对型腔尺寸、浇口尺寸、流道 尺寸、冷却系统尺寸和注塑工艺进行优化,从而提高一次试 模成功率,降低生产成本、缩短生产周期 三、模型的建立 根据塑料把手的产品尺寸,运用 Pro/E 造型软件绘制其制 件的三维实体,如图1 所示。利用Pro/E 的文件格式转换工具, 将该实体文件转换成stl 格式的文件导入到Moldflow,通过“中 型面生成器”生成中型面,在 MPI 的前处理器中完成最后的修 改并生成流道系统,如图 2 所示。选择的材料为 PA+33%G.F。 图1 制件实体模型 图2 模拟前处理模型 四、原始方案确定及模拟结果解释 1.原始成形方案 浇注系统方案如图 2 所示:采用一模两腔,为加快模拟 效率,选取一腔进行模拟,采用热流道系统(直经为9.5mm), 用蓝色表示,采用潜伏式浇口。冷却系统如图 2 红色管道所 示,冷却管道直径为 11mm。工艺参数为:模温为 60℃, 熔体温度为 280.0,注射时间为 1.37s,保压力为 50MPa, 保压时间 7s,冷却时间 35s(从保压结束开始计算)。 2.模拟结果解释 图3 塑料的填充型式