基于moldflow的手机外壳注塑成型分析

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1、基于Moldflow的手机外壳注塑成型分析摘要:采用Pro/E进行手机外壳的CAD三维造型，利用Moldflow软件的MPI（MoldflowPlasticInsight）模块对其注塑成型过程进行分析模拟，包括充填、流动、保压、冷却等各个方面，获得了最佳浇口位置、熔接痕位置、困气、流动时间、压力和温度分布的准确信息。直观地预测出产品在注塑过程中可能产生的缺陷，并通过分析缺陷产生的原因和影响因素，优化了注塑工艺参数，这对于提高塑件制品质量、缩短生产周期、提高模具设计水平等都具有重要的指导意义。传统的注塑工艺及注塑成型的实际生产主要靠经验来反复调

2、试和修改，这样不仅生产效率低，而且还浪费了大量的人力和物力[1]。随着计算机技术的发展，塑料注塑成型CAE技术在近10年内从理论研究到实际应用都取得了飞速的进步[2-8]。注塑CAE技术能预拟注塑成型时塑料熔体在模具型腔中的流动情况及塑料制品在模具型腔内的冷却、固化过程，在模具制造之前就能发现设计中存在的问题，改变了主要依靠经验和直觉，通过反复试模、修模来修正设计方案的传统设计方法，它可使设计人员避免设计中的盲目性，使工程技术人员在模具加工前完成试模工作，也可使生产操作人员预测工艺参数对制品外观和性能的影响，降低了模具的生产周期和成本，提高了

3、模具质量。本文利用商品化CAE软件Moldflow的MPI（MoldflowPlasticInsight）模块对手机外壳注塑成型中的浇口位置、充填、流动、冷却等过程进行了分析模拟，预测了塑件可能产生的质量缺陷，并针对模拟结果分析缺陷产生的原因和影响因素。根据分析结果对注塑工艺条件进行优化，得到比较合理的参数。1塑件CAD模型手机外壳的CAD模型利用PRO/E软件建立，并生成STL文件，然后导入到Moldflow软件中进行模拟分析。该手机外壳形状和尺寸是结合了多种常见手机外壳的特点，能够比较充分地反映Moldflow软件在手机外壳注塑成型分析中

4、的应用。其基本尺寸如图1所示。(a）内表面(b）外表面(c)基本尺寸图1手机外壳CAD模型及基本尺寸2浇口位置分析根据模型几何形状以及相关材料参数、工艺参数可以分析出浇口的最佳位置。从而避免由于浇口位置设置不当可能引起的制件缺陷。最佳浇口位置的所在区域为蓝色，如图2所示。图2最佳浇口位置图3给出了不同浇口位置的注塑模拟结果对比。a）任意浇口位置填充时间b）最佳浇口位置填充时间c）任意浇口位置填充完成时温度分布d）最佳浇口位置填充完成时温度分布e）任意浇口位置填充完成时压力分布f）最佳浇口位置填充完成时压力分布图3不同浇口位置的模拟结果对比优化

5、浇口位置后的注塑模拟结果有很大改善，填充时间由0.7850s减少到0.6561s；温度分布相对更加均匀，有利于冷却系统的设计；注射压力大大降低，在使用多型腔注塑时，对模具设计有很大的支持作用。3注塑成型分析分析的基本流程包括建立新的工程项目，导入CAD模型，划分网格，诊断和编辑网格，选择分析类型，选择成型材料，选择浇口位置，设置工艺参数，创建冷却系统和浇注系统，然后开始分析，最后生成分析报告。由于是初步成型分析，所以在成型工艺参数设置过程中均保留程序默认设置。3.1Flow分析Flow分析用于预测热塑性高聚物在模具内的流动，其分析结果主要有填

6、充时间、速度/压力转换时的压力、气穴及熔接痕等。a填充时间bV/P转换点压力c气穴d熔接痕图4流动分析结果如图4a所示，手机前盖是在0.8789s的时间内完成熔体填充，熔体从浇口往两边同时流动。红色区域为最后填充区域，话筒部分和听筒部分的填充时间基本一致，这说明基本能够保证填充平衡。如图4b所示，转换点浇口压力为36.86MPa。图中浇口位置的压力在通过转换点后有36.86MPa降低为保压压力29.49MPa，在此压力控制下继续充满整个型腔，然后进入保压阶段。如图4c、d所示，分析预测的产品上气穴非常明显，熔接痕也很明显，这样的模拟结果很不理

7、想，在实际生产如真的产生这样的气穴和熔接痕，那么制件会很容易发生断裂现象。因此，在进一步的分析中需要努力修缮这些缺陷。3.2Cool分析冷却分析用来分析模具内的热传递，主要包含塑件和模具的温度、冷却时间等。Cool阶段对制件质量影响非常大，冷却的好坏直接影响着制件的最终表面质量、制件残余应力和结晶度等。冷却时间的长短决定了制件脱模时的温度和成型周期的长短，直接影响到产品成本的高低。a冷却剂温度b制件最高温度图c制件冷凝时间d冷却剂流速图5冷却分析结果如图5a所示，冷却介质最低温度与最高温度之差为0.21℃，而最高温度与室温差不多，也就是说，整

8、个冷却系统模拟所产生的效果是比较理想的。如图5b所示，制件的最高温度为95.33℃，这比制件顶出时的默认设置温度90℃大，说明还需要对冷却管道与制件间的距离进行调整