MoldFlow軟件在特殊注塑成型中的應(yīng)用

1、MoldFlow軟件在特殊注塑成型中的應(yīng)用Application of Special Injection with MoldFlow Software文勁松 麻向軍 （華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國家工程中心SCUTMoldFlow高級(jí)技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)中心）一 前言MPI3.1除了能對(duì)傳統(tǒng)的注塑成型進(jìn)行模擬分析外，還能對(duì)一些特殊的注塑成型過程進(jìn)行模擬分析，如共注塑成型（Co-injection Molding）、壓注成型（Injection-Compression Molding）、反應(yīng)注塑成型（Reaction Injection Molding）、微芯片封裝（Microchip Encap

2、sulation）、氣體輔助注塑成型（Gas-Assisted Injection Molding），其中，氣體輔助注塑成型將有專門的文章進(jìn)行介紹，下面討論其它的注塑成型模擬分析。二 共注塑成型模擬分析共注塑成型是指用兩個(gè)或兩個(gè)以上注塑單元的注塑成型機(jī)，將不同的品種或不同色澤的塑料，同時(shí)或先后注入模具內(nèi)的成型方法，可生產(chǎn)多種色彩或多種塑料的復(fù)合制品。MPI/Co-Injection可以模擬先后注射成型過程。 一般用于共注塑的注塑機(jī)有兩個(gè)料筒和一個(gè)公用的噴嘴。制品表面的塑料首先注射，由于噴泉效應(yīng)，塑料熔體噴射到模腔壁，模壁的溫度遠(yuǎn)低于熔體的凝固溫度，熔體迅速凝固，形成絕緣層，新的熔體沿

3、著模壁流動(dòng)，直到覆蓋整個(gè)模腔表面。隨后注射制品內(nèi)部的塑料，最后再次注射表面塑料。在共注塑過程中，有兩個(gè)很難控制的工藝參數(shù)：1）兩種塑料的最優(yōu)混合比例。理論上，制品內(nèi)部塑料最大可占到制品體積的百分之六十七，但實(shí)際上很難到達(dá)，尤其是復(fù)雜制品，工程上內(nèi)部塑料可達(dá)到制品體積的百分之三十。2）兩種塑料注射轉(zhuǎn)換的時(shí)間控制點(diǎn)。由于模具設(shè)計(jì)不合理或者兩種塑料比例不合適，有可能使內(nèi)部塑料露出表面，尤其是最后填充的地方。MPI/Co-Injection根據(jù)兩種注射塑料的特性，預(yù)測(cè)它們?cè)谀Ｇ恢械姆植?，并給出兩種塑料的最佳混合比例以及注射時(shí)間控制點(diǎn)，分析結(jié)果包括：1） 兩種塑料在填充過程中，模腔中任一點(diǎn)在任一時(shí)間的體

4、積百分比。2） 兩種塑料在模腔中的分布情況。3） 內(nèi)部塑料在成型過程中厚度的變化情況。4） 兩種塑料在填充過程中，模腔中任一點(diǎn)在任一時(shí)間的質(zhì)量變化情況。5） 根據(jù)所選擇的分析流程不同，分析結(jié)果還包括流動(dòng)分析結(jié)果、冷卻分析結(jié)果、翹曲分析結(jié)果以及應(yīng)力分析結(jié)果等。三 壓注成型模擬分析壓注成型簡(jiǎn)單地說就是首先把塑料注射到比制品尺寸大的模腔，然后通過壓縮使成型件達(dá)到制品的尺寸要求。采用這種成型方法生產(chǎn)的制品尺寸穩(wěn)定，殘余應(yīng)力小，鎖模力小，特別適合于高精度、低殘余應(yīng)力的制品，如光學(xué)零件。在壓注成型過程中，注射（包括填充和保壓）與壓縮既可同時(shí)進(jìn)行，也可是先注射后壓縮。MPI/Injection Compre

5、ssion模塊可以在以下方面幫助用戶：1） 最小的壓縮力；2） 最小的注射壓力；3） 使制品的收縮、變形、殘余應(yīng)力最小。分析結(jié)果包括：1） 壓縮力；2） 壓板位移：壓板位移為成型結(jié)束時(shí)壓板位置與注射開始時(shí)壓板位置之差，它應(yīng)與設(shè)定的壓板位移值相等（最大不超過設(shè)定值），制品最終尺寸等于制品設(shè)計(jì)尺寸與設(shè)定的壓板位移值之和減去壓板位移，如果成型件尺寸達(dá)不到制品尺寸的要求，可采用以下措施：減小設(shè)定的壓板位移量；減少壓板等待的時(shí)間；加大壓板移動(dòng)速度；增加壓縮力；增加注射時(shí)間等。3） 壓板移動(dòng)速度：在壓縮過程中，壓縮力在沒有達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力之前，壓板在每個(gè)壓力增加段的移動(dòng)速度一樣，壓力達(dá)到預(yù)設(shè)的壓力值，壓力不

6、變，但移動(dòng)速度可能不恒定。4） 模腔體積：包括澆道的體積，隨著壓縮開始，模腔體積不斷減小。5） 根據(jù)所選擇的分析流程不同，分析結(jié)果還包括流動(dòng)分析結(jié)果、冷卻分析結(jié)果、翹曲分析結(jié)果以及應(yīng)力分析結(jié)果等。四 反應(yīng)注塑成型模擬分析反應(yīng)注塑成型是將兩種具有高化學(xué)活性的低相對(duì)分子質(zhì)量液體原料，在高壓下經(jīng)撞擊混合，然后注入密閉的模具內(nèi)，完成聚合、交聯(lián)、固化等化學(xué)反應(yīng)并形成制品，具有物料混合效率高，節(jié)能，產(chǎn)品性能好，成本低等優(yōu)點(diǎn)，用于熱固性塑料注塑成型。反應(yīng)注塑成型由于要產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，因而模具設(shè)計(jì)以及注塑工藝變得很復(fù)雜。如填充速度過慢會(huì)導(dǎo)致短射，填充過快又可能導(dǎo)致縮孔，模腔溫度不當(dāng)或者制品壁厚不當(dāng)可能導(dǎo)致成型性

7、變差或制品燒焦。MPI/Reactive Molding模塊可提供以下幫助：1） 模擬流動(dòng)過程，優(yōu)化制品設(shè)計(jì)與澆口位置；2） 確定正確的注塑壓力與鎖模力；3） 填充過程中，模腔任一點(diǎn)在任一時(shí)間的注射壓力；4） 填充過程中，模腔任一點(diǎn)溫度隨時(shí)間變化情況；5） 判斷是否短射；6） 預(yù)測(cè)融合紋與縮孔；7） 提供超過50種可反應(yīng)注塑成型的材料。五 微芯片封裝模擬分析微芯片封裝采用活性樹脂，除了起保護(hù)作用外，還能提高散熱性和導(dǎo)電性。MPI/Microchip Encapsulation模塊主要模擬封裝過程，提供最佳的工藝，如模具溫度、填充時(shí)間、螺桿速度曲線、固化時(shí)間等，以及封裝形式設(shè)計(jì)、導(dǎo)腳與導(dǎo)線布置。

8、該工藝在大陸還極少使用，本文不作詳細(xì)介紹，有興趣的讀者可閱讀軟件的在線幫助。六 分析前的準(zhǔn)備與流動(dòng)、冷卻、翹曲分析一樣，以上分析要作以下準(zhǔn)備工作：1） 模型準(zhǔn)備。除了微芯片封裝可采用中心面或表面模型外，其它的分析只能采用中心面模型；2） 網(wǎng)格質(zhì)量與流動(dòng)等分析相同；3） 設(shè)定分析流程；4） 選擇材料；5） 設(shè)置澆口；6） 設(shè)置工藝參數(shù)。七 分析實(shí)例圖1是共注塑成型例子，圖2是壓注成型例子，圖3是反應(yīng)注塑成型例子，圖4是微芯片封裝例子。 圖1 共注塑成型分析 圖2 壓注成型分析 圖3 反應(yīng)注塑成型分析 圖4 微芯片封裝分析八 結(jié)束語本文簡(jiǎn)單介紹了MPI3.1在共注塑成型、壓注成型、反應(yīng)注塑成型和微芯片封裝中的應(yīng)用。MPI3.1是一個(gè)功能非常強(qiáng)大的軟件包，包括了幾乎所有的注塑成型方法，本次講座只是起了一個(gè)