趙錢

摘 要：模流分析可以模擬熔融塑料在模具型腔內(nèi)充填成型情況，能預測塑料件可能出現(xiàn)的成型質(zhì)量問題。通過分析，可以在模具設(shè)計初期，給出模具澆口位置的設(shè)計參考方案，優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)，縮短模具的生產(chǎn)周期，同時也能降低模具制造的成本。

關(guān)鍵詞：蛋清分離器；澆口；分析準備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.260

1 模流分析的一般流程

對于常規(guī)的塑件，一般分析流程包括前處理與后處理。前處理過程中有兩大步驟“建立網(wǎng)格模型”與“設(shè)定分析參數(shù)”，后處理中為“模擬分析結(jié)果”。

（1）建立網(wǎng)格模型。本課題將利用UG建好的模型導出Moldflow能夠識別的STL模型。然后對該模型進行網(wǎng)格劃分。

（2）設(shè)定分析參數(shù)。首先確定分析的類型，對相應的模塊進行分析。接著，在材料庫中選擇成型材料及各種物理參數(shù)。按照注塑成型的不同階段，設(shè)置相應的溫度、壓力和等工藝參數(shù)。然后設(shè)定澆口位置，創(chuàng)建澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的形式，初步確定主流道、分流道、澆口的大小和位置，與冷卻管道的大小和位置等。

（3）模擬分析結(jié)果。通過參數(shù)設(shè)置，進行相關(guān)工藝的分析。在分析結(jié)束后，可以看到產(chǎn)品成型過程中充填過程、溫度、壓力的變化和分布，以及產(chǎn)品成型后的形狀等信息，為模具設(shè)計提供必要的設(shè)計依據(jù)或參考。

2 蛋清分離器的分析準備

（1）模型導入。Moldflow與其它CAD系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)接口。本論文使用的CAD模型數(shù)據(jù)是由UG轉(zhuǎn)換為STL文件。STL文件是Moldflow能識別的文件，Moldflow對文件的導入后，后期需要劃分網(wǎng)格，同一個3D模型數(shù)據(jù)由于保存的文件格式不相同，網(wǎng)格劃分的質(zhì)量也不一樣。如果保存的文件格式為IGS格式，在后續(xù)的劃分網(wǎng)格質(zhì)量，其匹配率要比STL和STP等格式的數(shù)據(jù)模型高一些。但有時數(shù)據(jù)模型的結(jié)構(gòu)較復雜，IGS格式的數(shù)據(jù)反而會使網(wǎng)格的缺陷增多。因此，在IGS格式的數(shù)據(jù)質(zhì)量較好的情況下，優(yōu)先選擇IGS格式；反之，優(yōu)先選擇STL格式。

（2）模型網(wǎng)格的劃分。運用Moldflow進行模型分析之前，需要創(chuàng)建網(wǎng)格模型，通過有限元的計算方法，將模型用網(wǎng)格包絡(luò)逼近，網(wǎng)格是模流分析的基礎(chǔ)。全局網(wǎng)格邊長一般情況下為制件最小壁厚的1.5-2倍。本論文的塑件壁厚通過厚度診斷平均值1.07mm，如圖1所示。因此重新設(shè)置全局網(wǎng)格邊長為1.6mm，滿足原則要求，劃分完之后的結(jié)果如圖2所示，匹配率達到88.3%。表面網(wǎng)格模型的網(wǎng)格匹配率必須達到85%或者更高才可以進行流動+保壓分析。

3 澆口位置分析

選擇合理的澆口在模具設(shè)計中是十分重要的。通過Moldflow中的“澆口位置”分析模塊，可以用來設(shè)計分析過程找到一個初步的澆口位置，如果已知塑件的材料是食品級別的PP塑料，通過材料的選擇后，PP料的相關(guān)特性也就確定了，其中PP料的推薦的模具表面溫度為50度和熔體溫度為230度。

通過澆口位置分析后，如圖3所示的澆口匹配性結(jié)果，顯示了模型各位置處的澆口匹配性位置。其中用藍色表示澆口匹配性最好，表示是最優(yōu)的澆口位置。紅色位置表示澆口匹配性最差，不適合設(shè)置澆口位置，其他位置匹配性處于過渡區(qū)域。

4 總結(jié)

從“澆口分析”可以用來為設(shè)計分析過程找到一個初步的最佳的澆口位置。也許該位置并不是最終設(shè)計結(jié)果，但是它對用戶的設(shè)計會有很好的參考價值。從圖3可以看到藍色區(qū)域雖然是最佳澆口位置，考慮到產(chǎn)品外觀的質(zhì)量，不能采用直接澆口，因為直接澆口的凝料去除困難，澆口痕跡明顯，影響了產(chǎn)品的外觀的要求。所以直接澆口的設(shè)計方案不在考慮范圍內(nèi)，那么為了減小澆口的痕跡，還可以從模具的結(jié)構(gòu)上思考采用點澆口方案。