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1、第22卷第8期常熟理工学院学报(自然科学)Vol.22No.82008年8月Aug.,2008JournalofChangshuInstituteofTechnology(NaturalSciences)成型条件对注塑流动平衡的影响分析周雪峰,卢荣(常熟理工学院化学与材料工程系,江苏常熟215500)摘要:利用数值模拟试验研究了注射时间、模具温度和熔体温度等工艺参数对流动平衡的影响.结果表明:熔体温度的变化对流动平衡有显著影响.关键词:多型腔;成型条件;流动平衡中图分类号:TQ320166文献标识码:A文章编号:1008-2794(2008)0
2、8-0070-03在多型腔塑料注射模具设计中,为了保证各型腔充型的同时及塑件性能的均一,在模具设计时必须对其浇注系统进行平衡设计,使熔体能在浇注系统中流动平衡.传统的设计采用自然平衡式布置流道(如图1所示),这种布置中,流道的特征相同,熔体的流动是平衡的,每个型腔都可在相同的压力、温度条件下同时充满,因此能够较好的达到平衡进料的目的.但是对于多型腔的注射模具,采用自然平衡式设计浇注系统,流道的长度较长,熔体的转向较多,因此熔体压力损失较大.而如图2所示的非自然平衡式浇注系统,克服了自然平衡式浇注系统的不足,且流道加工简便、费用小,所以实际生产中
3、,常常采用图2所示的流道布置方式.但[1-3]这种非自然平衡式浇注系统的布置方式需通过设计流道及浇口的尺寸来达到平衡进料,业内对如何达到非自然平衡浇注系统的平衡进料作了很多相关的研究:这种流动平衡是有条件的,当成型条件发生变化时,如流道和浇口尺寸保持不变,则原来流动平衡赖以维持的条件如注射时间、熔体温度、模具温度等发生变化,流动平衡就会被破坏.笔者采用非自然平衡布置浇注系统,应用Moldflow软件研究了注射时间、熔体温度和模具温度等成型条件变化对流动平衡的影响,通过改善熔体的流动性达到平衡进料的目的,具有较大实用性.1模型的建立本试验建立了一
4、模八腔的模型,依据Moldflow软件的流道平衡分析,初步确定本试验流道尺寸,其有限元3网格如图3所示.所用的材料为PP,其最大熔体温度为250℃,比热容为3531J/kg·℃,熔体密度为01814g/m.收稿日期:2008-05-24作者简介:周雪峰(1979—),男,江苏常熟人,常熟理工学院化学与材料工程系助教,硕士.第8期周雪峰,卢荣:成型条件对注塑流动平衡的影响分析712实验的设计211工艺参数本试验选取对流动影响比较大的熔体温度、模具温度和注射时间三个工艺参数进行研究,根据材料推荐的参数和初步的模拟结果选取各个工艺参数的水平如表1所示
5、.表1工艺参数的水平设置工艺参数水平1水平2水平3熔体温度/℃180210240模具温度/℃203040注射时间/s11152212实验的安排和结果4为研究熔体温度、模具温度和注射时间等成型条件变化对流动平衡的影响,根据正交表L9(3)设计试验方案,利用Moldflow软件代替真实的实验对模具型腔进行充型模拟,用充填结束时各型腔最后充型时间差(如图3所示,A点与B点的充型时间差)表征流动的不平衡程度(即时间差的最大值越大,流动的不平衡程度越高),其结果见表2.表2实验的安排和结果模具温熔体温注射时充型时间序号度/℃度/℃间/s差/s130180
6、1010332302101150108933024020113844018011501070540210201067640240101093图3有限元网络图75018020104685021010107595024011501133依据表2建立起极差分析表3,从表中可以看到各个因素对平衡流动的影响情况,Ki(i=1,2,3,4)为单个因素充型时间差之和,kj(j=1,2,3,4)为对应Ki的平均值,R为极差值.表3影响因素极差分析表充型影响因素时间差模具温度熔体温度充型时间K1012600114901201K2012300123101292K3
7、012540136401251k1010870105001067k2010770107701097k3010850112101084R01010010710103072常熟理工学院学报(自然科学)2008年3分析与讨论311熔体温度对流动平衡的影响从极差分析的结果来看,3个因素当中熔体温度对流动平衡的影响最为显著,这是由于熔体温度较高,熔体流动阻力较小,离主流道最近的型腔熔体最先到达.因此充填结束时,先充满的型腔压力较高,而后充满的型腔压力较低,使各型腔压力有较大差别,流动失去平衡.312充型时间对流动平衡的影响充型时间对流动平衡的也有显著的影
8、响,这是由于充模过程中熔体先流到距主流道最近的分流道末段,如果注射时间较长,即注射速率较低,不能迅速产生足够大的压力差使熔体克服浇口阻力快速通过浇口,
