在進(jìn)行注塑模擬設(shè)計(jì)過程中，Moldflow屬于較為常見的注塑模輔助設(shè)計(jì)模擬軟件，使用Moldflow軟件能夠?qū)崿F(xiàn)塑料溶體流動(dòng)的模擬分析，使注塑工作人員能夠?qū)λ芰铣尚蛥R總的鎖模力、體積收縮率、流體前沿溫度、注射壓力及困氣位置進(jìn)行提前的預(yù)測，對塑件可能會(huì)出現(xiàn)的成型缺陷進(jìn)行分析，避免后期的試模發(fā)復(fù)導(dǎo)致浪費(fèi)。手機(jī)外殼對外觀質(zhì)量和尺寸的精度要求較高，在模具設(shè)計(jì)之前使用Moldflow進(jìn)行模擬分析是非常有必要的。

1.Moldflow軟件模擬分析

1.1 設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)

在進(jìn)行澆筑系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，要全面考慮使熔融塑料能夠在短時(shí)間內(nèi)充滿整個(gè)型腔，并且盡量降低熱量和壓力的損失，之后就要從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行全面的考慮，降低流道的廢料比，最后要實(shí)現(xiàn)塑料澆口痕跡的簡單修建。在分流道設(shè)計(jì)的過程中，要對后殼壁厚、大小、材料流動(dòng)性進(jìn)行全面的考慮，因?yàn)槭謾C(jī)外殼材料流動(dòng)性交差，所以流道的直徑就要適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大，分流道界面尺寸要比手機(jī)后殼壁厚要大，并且還要選擇適當(dāng)?shù)牧鞯篱L度。此澆注系統(tǒng)流道如果過程，那么表示溫度的降低較快，過短就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)過剩應(yīng)力，從而出現(xiàn)井噴的現(xiàn)象，手機(jī)后殼的塑件頂出較為麻煩。為了避免冷料到模具型腔中流入，在塑件表面出現(xiàn)冷料痕，那么就要在此模具不通向型腔流道末端設(shè)置冷料穴，對流道中的雜質(zhì)和冷料進(jìn)行存儲(chǔ)，從而提高塑件的美觀。此模具使用六個(gè)潛伏澆口進(jìn)澆，塑件出模的時(shí)候?qū)部谧詣?dòng)切斷，迅速填充并且均衡，塑件的尺寸較為穩(wěn)定[1]。圖1為最終的設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。

圖1 手機(jī)后殼澆注系統(tǒng)

1.2 流動(dòng)分析

使用Moldflow軟件實(shí)現(xiàn)塑料溶體流動(dòng)分析，從而能夠掌握手機(jī)后殼鎖模力、體積收縮率、流體前沿溫度、填充時(shí)間和注射壓力等，并且還能夠自動(dòng)生成Moldflow流動(dòng)分析報(bào)告，使工作人員能夠了解注塑缺陷的產(chǎn)生因素，對手機(jī)后殼主澆口位置、大小和流道尺寸進(jìn)行調(diào)整，最終得到良好的Moldflow流動(dòng)方案[2-3]。

1.3 確定澆口位置和數(shù)量

通過Moldflow軟件對澆口的最佳位置進(jìn)行分析，從而初步確定澆口的最佳位置和數(shù)量。通過分析表示，澆口匹配性為1的時(shí)候，制件中間位置數(shù)大于0.92。如果制件兩端數(shù)值為0.2，那么選擇最佳區(qū)域數(shù)值就要最高。因?yàn)椴煌臐部谖恢煤蛿?shù)量，所以導(dǎo)致熔體流動(dòng)路徑、長度和阻力都是各不相同的，對制品外觀、生產(chǎn)方式需求和技術(shù)要求進(jìn)行全面的考慮，根據(jù)以上分析的澆口最佳位置，使用雙澆口、單澆口和四澆口三種方式[4]。

2.流動(dòng)模擬的結(jié)果

2.1 填充壓時(shí)間

填充時(shí)間表示了熔體流動(dòng)前沿?cái)U(kuò)展的情況，利用云紋圖能夠?qū)⒔Y(jié)果進(jìn)行解釋。云紋圖間距相同，表示熔體流動(dòng)前沿速度一樣，制件填充平衡。塑料溶液在到達(dá)末端需要的最長時(shí)間和最短時(shí)間的差表示了熔體在型腔中流動(dòng)不平衡，所以要選擇時(shí)間差較小的，使溶液流動(dòng)的過程能夠盡量平衡[5]。

2.2 壓力分布

在進(jìn)行填充的過程中，澆口數(shù)量填充壓力結(jié)果各不相同，通過云紋線表示，制品的壓力分布和沖模壓力的變化較小。單澆口時(shí)候的沖模壓力的變化范圍為0-54MPa，并且澆口中間區(qū)域及塑件上端區(qū)域壓力的下降明顯；雙澆口時(shí)候的沖模壓力的變化范圍為 0-49MPa，塑件上段區(qū)域的壓降較大，并且澆口位置并沒有明顯的變化；四澆口時(shí)候的沖模壓力變化范圍在0-45MPa之間，塑料上端區(qū)域具有壓力下降，但是較少。以此表示，四澆口沖模壓力較低，并且壓力并沒有明顯的變化，所以其制品體積收縮率影響較少，能夠有效保障制品質(zhì)量[6]。

2.3 氣穴分布

在熔體通過不同方向?qū)ν?jié)點(diǎn)進(jìn)行流入的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)氣穴的情況，和熔接痕一樣，氣穴對網(wǎng)格密度較為敏感。氣穴主要是在塑件分型面的位置，所以氣體能夠排除，對塑膠外觀質(zhì)量不會(huì)造成影響。其他位置氣穴能夠?qū)χ萍诤?、澆口位置及注射的時(shí)間進(jìn)行消除[7]。

2.4 體積收縮率

在塑料熔體和冷模壁結(jié)合的時(shí)候，型腔中熔體就會(huì)出現(xiàn)冷卻收縮，所以就要實(shí)現(xiàn)保壓進(jìn)行制品收縮對流出空隙進(jìn)行補(bǔ)償，為了實(shí)現(xiàn)型腔中塑料熔體的壓實(shí)和繼續(xù)對膜內(nèi)補(bǔ)充料流，就要對保壓時(shí)間和壓力合理的配置[8]。

3.Moldflow模擬分析中的問題

圖2為某智能手機(jī)的外殼塑料件，在對此手機(jī)殼體進(jìn)行工藝分析之后確定此塑料件的最大載面，將其作為分型面，并且根據(jù)之前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)確定澆口位置并且創(chuàng)建澆注系統(tǒng)。此塑件使用PC+ABS材料，使用Moldflow實(shí)現(xiàn)塑件的熔體充填模擬，對開始注塑到模腔填滿熔體的過程和熔體的流動(dòng)前沿位置進(jìn)行全面的分析，實(shí)現(xiàn)塑料材料、預(yù)測塑料和相應(yīng)工藝參數(shù)熔體填充狀態(tài)的設(shè)計(jì)，對熔體填充的合理性、型腔充滿和平衡性進(jìn)行分析。圖3表示熔體充填的分析結(jié)果，通過圖3可以看出來，熔體流動(dòng)前沿溫度為314.3℃，塑件中間具有充填不足的問題[9]。

圖2 某智能手機(jī)的外殼塑料件

圖3 熔體充填的分析結(jié)果

通過相應(yīng)研究表示，產(chǎn)生充填不足的原因詳見表1，通過表1可以看出來，充填不足和熔料流動(dòng)性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、注射成型條件和模具結(jié)構(gòu)具有密切的關(guān)系，根據(jù)以上因素對模具機(jī)構(gòu)和注塑條件進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)反復(fù)模擬和分析，還是無法將問題進(jìn)行解決。因?yàn)榉N種因素的限制，表示模擬分析結(jié)果因?yàn)槌涮畈蛔銓?dǎo)致塑料缺膠部分的殼體非常薄[10]。

表1.生充填不足的原因

4.結(jié)構(gòu)優(yōu)化

4.1 優(yōu)化措施

通過以上分析并且根據(jù)此種產(chǎn)品模具的設(shè)計(jì)和注塑成型的經(jīng)驗(yàn)，并且全面考慮模具結(jié)構(gòu)及客戶需求的基礎(chǔ)上，首先就要對此種型腔填充不足的因素進(jìn)行分析，其主要因素就是殼體中間區(qū)域較薄。所以，就通過以上模擬分析得到的區(qū)域，增加殼體的壁厚0.05mm，之后使用Moldflow實(shí)現(xiàn)模擬分析。

4.2 模擬分析的結(jié)果

以此結(jié)構(gòu)的優(yōu)化作為基礎(chǔ)，之后使用Moldflow實(shí)現(xiàn)充填聯(lián)合流動(dòng)聯(lián)合翹曲的模擬進(jìn)行分析，通過模擬結(jié)果表示，增加0.05mm的殼體壁厚就能夠使熔體充分填充型腔[11]。圖4為優(yōu)化之后的結(jié)果。

圖4 優(yōu)化之后的結(jié)果

通過圖4表示，優(yōu)化之前的手機(jī)殼體充填時(shí)間為1.637s，優(yōu)化之后的手機(jī)殼體充填實(shí)踐為1.608s，此結(jié)果表示殼體較薄，對熔體流通造成了影響，對型腔的充填是非常不利的。流動(dòng)前沿的溫度屬于熔料在到達(dá)每個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)候的瞬時(shí)溫度，流動(dòng)前沿的溫度變化要在2℃-5℃之間。如果其溫度變化較大，那么就表示注塑的時(shí)間較短，還表示此區(qū)域出現(xiàn)了滯留，這個(gè)區(qū)域中就會(huì)出現(xiàn)表面短射和缺陷的問題。通過優(yōu)化之前和優(yōu)化之后的模擬填充表示，在優(yōu)化之前的流動(dòng)前沿溫度具有較差的差別，其溫度為10℃，這和中間充填不足的模擬結(jié)果相同。優(yōu)化之后的流動(dòng)前沿溫度分布較為均勻，流動(dòng)前沿溫度的差別較小，溫差一般都在4℃之間，并且料流前鋒溫度的充填區(qū)域溫度較高，所以這個(gè)區(qū)域就不會(huì)出現(xiàn)充填不足和短射的問題。

圖5為模擬分析過程中優(yōu)化之前和后殼體翹曲的變形對比，塑料翹曲變形主要是因?yàn)槭湛s、冷卻和分子取向?qū)е碌?，對?yōu)化之前和優(yōu)化之后的模擬結(jié)果進(jìn)行對比表示，在對殼體厚度增加之后，殼體翹曲變形也有了明顯的減少。通過此種現(xiàn)象表示，因?yàn)闅んw局部較薄，所以就使壁厚的變化較大，從而導(dǎo)致出現(xiàn)收縮不均勻的現(xiàn)象，增加殼體壁較薄的地方，就能夠有效降低翹曲變形的值。

圖5 模擬分析過程中優(yōu)化之前和后殼體翹曲的變形對比

為了對優(yōu)化模擬分析結(jié)果的正確性進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)分析結(jié)果表示，剪掉殼體壁較薄的型腔，并且使用PC+ABS材料進(jìn)行塑件注塑，試模之后得到實(shí)物圖，詳見圖6，通過圖6可以看出來，塑件充填較好，外觀的質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)的需求。通過檢查表示，塑件尺寸能夠滿足設(shè)計(jì)的需求[13]。

圖6 試模塑件的實(shí)物圖

5.結(jié)束語

利用Moldflow對手機(jī)外殼型腔充填進(jìn)行了分析，并且發(fā)現(xiàn)了其中的不足原因，主要是因?yàn)闅んw型腔充填不足導(dǎo)致。之后增加殼體中間壁較薄的厚度，通過分析表示缺陷消失，通過試模表示，產(chǎn)品質(zhì)量及外觀滿足設(shè)計(jì)的需求。手機(jī)殼從新模的開發(fā)設(shè)計(jì)、制造模具、試模及塑件的批量生產(chǎn)到最后的二次處理加工都是相同的，所以就要保證模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性及設(shè)計(jì)技術(shù)的先進(jìn)性，從而有效提高手機(jī)殼的制造質(zhì)量。