左繼紅，劉麗麗

（1. 湖南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)車車輛學(xué)院，湖南 株洲 412001；2. 湖南工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，湖南 株洲 412001）

Moldflow軟件可以生動(dòng)直觀地反映塑料流體的流動(dòng)，從而解決產(chǎn)品成型問(wèn)題［1-7］。在模具設(shè)計(jì)中，澆口形式在注塑模具澆注系統(tǒng)中非常重要，直接影響產(chǎn)品的成型。澆口形式有點(diǎn)澆口、側(cè)澆口、扇形澆口、盤形澆口、環(huán)形澆口、平縫式澆口、潛伏澆口等。傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇澆口形式，再根據(jù)產(chǎn)品的缺陷調(diào)整澆口類型，這樣會(huì)增加產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)成本［8-11］。本工作利用Moldflow軟件對(duì)某款指紋盒后蓋面板澆口方案進(jìn)行流動(dòng)和翹曲變形分析，根據(jù)產(chǎn)品特征，選用兩種進(jìn)膠方案（即點(diǎn)澆口和側(cè)澆口）進(jìn)行比較，根據(jù)Moldflow軟件模擬結(jié)果選擇最佳進(jìn)膠方案，最后，用塑件實(shí)際成型證明Moldflow軟件分析的可靠性。

1 塑件分析

指紋盒后蓋面板形狀見圖1。所用材料為高密度聚乙烯，柔軟而且有韌性，材料易變形，但指紋機(jī)和指紋盒裝配對(duì)公差要求不高。本塑件主要外形尺寸為65 mm×35 mm，壁厚1 mm，邊壁有一個(gè)半開放式螺孔，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

圖1 指紋盒后蓋面板形狀Fig.1 Fingerprint box panel

2 Moldflow軟件分析結(jié)果

2.1 網(wǎng)格劃分及型腔布局

指紋盒后蓋面板是薄壁，采用Moldflow軟件對(duì)后蓋面板進(jìn)行流動(dòng)及翹曲變形分析，塑件具有薄壁特征網(wǎng)格類型，選擇雙層面網(wǎng)格，網(wǎng)格創(chuàng)建在模型壁厚的中間處，網(wǎng)格模型匹配率高于85%，劃分網(wǎng)格邊長(zhǎng)為1 mm，網(wǎng)格縱橫比修復(fù)后小于6，無(wú)自由邊、非交疊邊及無(wú)交叉單元。

指紋盒后蓋面板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)為一模四腔中心對(duì)稱。采用東芝機(jī)械有限公司的280T型注塑機(jī)，螺桿直徑60 mm，最大行程330 mm，最大注射壓力196 MPa，最大注射速率263 cm3/s。

2.2 澆口類型選擇

從產(chǎn)品性質(zhì)分析有兩種方案。一種方案采取點(diǎn)澆口，即直接從產(chǎn)品上進(jìn)膠，又稱細(xì)水口進(jìn)膠；另外一種方案采取側(cè)邊進(jìn)膠，即在產(chǎn)品上設(shè)計(jì)一個(gè)進(jìn)口，后期刮掉，又稱大水口進(jìn)膠。

2.3 充填流動(dòng)分析

從圖2可以看出：采用細(xì)水口進(jìn)膠時(shí)，充填時(shí)間為1.286 0 s，雖然充填流動(dòng)比較平衡，但是在遠(yuǎn)離澆口一側(cè)有明顯滯流及短射現(xiàn)象；采用大水口進(jìn)膠時(shí)，充填時(shí)間為0.938 4 s，較細(xì)水口進(jìn)澆的充填時(shí)間短，流動(dòng)更加平衡，并且無(wú)滯流及短射現(xiàn)象。

圖2 充填流動(dòng)分析Fig.2 Filling flow analysis

2.4 注射壓力分析

從圖3a可以看出：采用細(xì)水口進(jìn)膠，最大注射壓力為137.50 MPa，型腔內(nèi)的最大壓力達(dá)93.15 MPa。型腔內(nèi)壓力超過(guò)80.00 MPa，產(chǎn)品易出現(xiàn)飛邊現(xiàn)象，并且產(chǎn)品遠(yuǎn)離澆口位置處與澆口位置處壓力差超過(guò)70.00 MPa，會(huì)造成保壓困難。從圖3b可以看出：采用大水口進(jìn)膠，最大注射壓力為104.20 MPa，遠(yuǎn)離澆口位置處與澆口位置處壓力差不超過(guò)34.00 MPa，與細(xì)水口進(jìn)膠相比，注射壓力較小，比較有優(yōu)勢(shì)。

圖3 注射壓力分析Fig.3 Injection pressure analysis

2.5 熔接痕分析

從圖4可以看出：采取細(xì)水口進(jìn)膠，在澆口之間明顯存在熔接痕，影響產(chǎn)品的外觀，而采用大水口進(jìn)膠，基本上沒有出現(xiàn)熔接痕。

圖4 熔接痕分析Fig.4 Weld line analysis

2.6 翹曲變形分析

從圖5和圖6可以看出：采用細(xì)水口進(jìn)膠，x向、y向、z向翹曲變形量分別為2.212 0，1.208 0，5.587 0 mm；而采用大水口進(jìn)膠，x向、y向、z向翹曲變形量分別降至0.880 2，1.005 0，0 mm，說(shuō)明采用大水口進(jìn)膠可以滿足產(chǎn)品的功能要求。

圖5 細(xì)水口進(jìn)膠的翹曲變形分析Fig.5 Analysis on warpage of fine nozzle gating

圖6 大水口進(jìn)膠的翹曲變形分析Fig.6 Warpage analysis of large water inlet gating

3 塑件生產(chǎn)驗(yàn)證

從圖7可以看出：采用細(xì)水口進(jìn)膠生產(chǎn)的制品出現(xiàn)短射不成型，并且變形嚴(yán)重，Moldflow軟件分析的細(xì)水口進(jìn)膠產(chǎn)品參數(shù)也出現(xiàn)滯流及短射現(xiàn)象，并且翹曲變形填充也不平衡，Moldflow軟件分析與實(shí)際產(chǎn)品相符；采用Moldflow軟件進(jìn)行大水口進(jìn)膠后，制品流動(dòng)平衡，無(wú)飛邊，無(wú)滯流及短射，實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品翹曲變形量也較小，符合安裝要求。

圖7 實(shí)際成型制品Fig.7 Actual molded products

4 結(jié)論

a）指紋盒后蓋是具有薄壁特征結(jié)構(gòu)的塑件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)為一模四腔中心對(duì)稱。

b）采用Moldflow軟件對(duì)細(xì)水口進(jìn)膠和大水口進(jìn)膠兩種方案進(jìn)行對(duì)比，采用大水口進(jìn)膠的充填時(shí)間短，注射壓力小，幾乎無(wú)熔接痕且翹曲變形量小。

c）實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)計(jì)了細(xì)水口進(jìn)膠和大水口進(jìn)膠兩種方案，實(shí)際生產(chǎn)的制品表明，采用大水口進(jìn)膠充填平衡，翹曲變形量小，符合安裝要求，同時(shí)也驗(yàn)證了Moldflow軟件分析的結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)品成型一致，可以指導(dǎo)模具設(shè)計(jì)。