MoldFlow在優(yōu)化產(chǎn)品的保壓曲線上的應(yīng)用

1、MoldFlow 在優(yōu)化產(chǎn)品保壓曲線上的應(yīng)用Moldflow 廣州辦事處工程部李建1、引言產(chǎn)品的尺寸和材料的類型決定了產(chǎn)品收縮的范圍，通常大尺寸的產(chǎn)品會(huì)有大的收縮范圍。產(chǎn)品的體積收縮決定了產(chǎn)品的可能的變形量和產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性，因?yàn)槁N曲的主要原因就是收縮的差異。如果產(chǎn)品的收縮是均勻的，那么我們僅僅只需要改變產(chǎn)品的尺寸大小就可以獲得合格的產(chǎn)品。但是，注塑成型的產(chǎn)品收縮都不可能是均勻的。體積收縮在產(chǎn)品上的分布情況直接影響到產(chǎn)品的變形情況。正常情況下，澆口附近區(qū)域會(huì)比填充末端獲得更好的保壓，從而具有教小的體積收縮。從填充末端到澆口的體積收縮的差異是引起產(chǎn)品翹曲的主要因數(shù)。為了獲得均勻的體積收縮，必須控

2、制成型過程中產(chǎn)品型腔內(nèi)的壓力分布，體積收縮可以間接描述膠料凝固時(shí)的壓力情況，壓力越大，體積收縮就越小。產(chǎn)品上出現(xiàn)收縮不一致的主要原因是在成型過程中型腔內(nèi)存在較大的由于材料的粘度所引起的壓力梯度，壓力梯度使得產(chǎn)品的填充末端壓力小于澆口附近的壓力，從而使的填充末端的體積收縮遠(yuǎn)大于澆口附近的收縮。通過控制成型過程中產(chǎn)品型腔內(nèi)的壓力的變化可以減少產(chǎn)品上各區(qū)域的收縮差異。保壓曲線的設(shè)計(jì)還要考慮到產(chǎn)品及澆口的尺寸，材料類型，填充工藝參數(shù)，產(chǎn)品壁厚變化等因數(shù)的影響。我們常見的兩種保壓曲線分別是：? 使用恒定壓力進(jìn)行保壓? 使用保壓曲線進(jìn)行保壓恒定壓力保壓就是在成型時(shí)在指定的時(shí)間內(nèi)一直使用恒定的壓力保壓產(chǎn)品。

3、使用保壓曲線進(jìn)行保壓時(shí)，在恒定壓力保壓后，壓力會(huì)隨著時(shí)間進(jìn)行線性的降低，如圖 1。如果保壓曲線設(shè)計(jì)合理，產(chǎn)品可獲得均勻的體積。事實(shí)上，保壓曲線的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是獲得可接受的產(chǎn)品填充末端的收縮量，同時(shí)使整個(gè)產(chǎn)品的收縮與產(chǎn)品填充末端的收縮達(dá)到一致。保壓方式80laH Meusserp圖.保壓方式如果產(chǎn)品的壁厚變化過于急劇，那么保壓曲線對優(yōu)化產(chǎn)品的收縮不會(huì)有太明顯的效 果，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)均勻的收縮，厚壁區(qū)域比薄壁區(qū)域需要更大的保壓壓力。使用保壓曲線 的主要目的就是降低產(chǎn)品因?yàn)椴痪鶆蚴湛s而引起的翹曲變形。2、產(chǎn)品及成型工藝分析如圖2所示，產(chǎn)品單重為18g,產(chǎn)品壁厚基本均勻?yàn)?。材料為：EltexPTV274 (

4、PP)。圖2: Moldflow的分析模型原始方案成型工藝參數(shù)：模具溫度：40度，熔料溫度：240度填充時(shí)間：采用恒定壓力保壓，保壓壓力 65MPA保壓時(shí)間15秒。通過Moldflow的保壓分析，可直觀的獲得產(chǎn)品最終的體積收縮的分布情況，如圖3;和成型過程中產(chǎn)品內(nèi)部的壓力分布情況如圖 4。圖3:產(chǎn)品最終的體積U縮率的分布圖 4:在成型過程中產(chǎn)品內(nèi)部的壓力分布從圖3的體積收縮可以看出，收縮在產(chǎn)品上的分布不均勻收縮的范圍為1%9%靠近澆口處的收縮在19包上，填充末端的收縮在9%Z內(nèi)。靠近澆口的區(qū)域 有過保壓現(xiàn)象發(fā)生，這會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品因?yàn)椴痪鶆蚴湛s而發(fā)生翹曲。 同時(shí)通過產(chǎn)品上不 同位置上的壓力曲線也可了

5、解到產(chǎn)品各區(qū)域上的壓力梯度分布也不均勻。3、通過Moldflow確定保壓曲線的方法(1)確定壓力開始衰減的時(shí)刻我們以位于填充末端的壓力監(jiān)測點(diǎn) N532的壓力變化作為決定第一段保壓壓 力即恒定壓力結(jié)束的判斷依據(jù)。一般是以填充末端的壓力曲線的頂點(diǎn)時(shí)間與壓力降 低到零的時(shí)間，兩者之間時(shí)間差值的一半作為保壓曲線中恒定壓力結(jié)束的初始值在Moldflow中由圖4的結(jié)果可以直接測量到遠(yuǎn)端的壓力最高時(shí)刻為秒壓力降低到零的時(shí)刻為秒平均值為+/2=秒因此保壓恒定壓力作用的時(shí)間為(填充時(shí)間)二秒(2)確定保壓結(jié)束的時(shí)刻保壓曲線中保壓壓力的衰減速度應(yīng)與產(chǎn)品上的壓力梯度保持一致，這樣才能使各區(qū)域在凝固時(shí)具有相同的保壓壓

6、力， 從而獲得均勻的體積收縮。保壓壓力的結(jié) 束是以澆口凝固的時(shí)間做為界定標(biāo)準(zhǔn)，在 Moldflow中可通過凝固層系數(shù)有效的判 斷出澆口凝固的具體時(shí)間，澆口的凝固時(shí)間為 14秒，如圖5。圖5:澆口的凝固時(shí)間確定保壓第一段恒定壓力的大小第一段保壓壓力與原始方案保持一致，仍使用 65Mpa的壓力進(jìn)行保壓。新確定的保壓曲線如下：圖6:通過Moldflow優(yōu)化后的保壓曲2戔90Profiles持續(xù)時(shí)間壓力(MPA)原始力器血5(尢，的二品壓力令、布及牛,才收縮對65比，見圖7es60，45"65圖7:保壓su次案01和原始方窠的對比通過采用點(diǎn)曲線的方式,產(chǎn)品獲得亍霰為均勻的0H "-

7、1"1""體積收縮,同時(shí)產(chǎn)品內(nèi)各區(qū)岬mje圓梯度也較原4ShortenLengthen均勻了許多但產(chǎn)品填充末端的收縮偏大，同時(shí)，產(chǎn)品的體積收縮明顯分為三個(gè)區(qū)域，靠近澆口的區(qū)域和填充端的體積收縮較大，產(chǎn)品中間區(qū)域的體積收縮較小。因此需要進(jìn)一步調(diào)整保壓曲線，使產(chǎn)品獲得更均勻的收縮。4、保壓曲線進(jìn)一步調(diào)整的一般原則(1)、調(diào)整填充末端的體積收縮改變恒定壓力作用的時(shí)間縮短：增大體積收縮延長：減小體積收縮(2)、調(diào)整產(chǎn)品澆口附近區(qū)域的體積收縮改變壓力衰減的速度緩慢：減小體積收縮快速：增大體積收縮(3)、調(diào)整產(chǎn)品中間區(qū)域的體積收縮改變壓力在拐點(diǎn)以前的衰退速度緩慢：減小體積收縮快速：增大體積收縮5、保壓曲線的進(jìn)一步優(yōu)化 (1)、延長恒定壓力作用的時(shí)間從保壓曲線方案一的結(jié)果中我們可以看出，產(chǎn)品填充末端的體積收縮增大， 因此，需要延長恒定壓力作用的時(shí)間；(2)、提高產(chǎn)品中間區(qū)域凝固時(shí)壓力的衰減速度為了增加產(chǎn)品中間區(qū)域的體積收縮，使整個(gè)產(chǎn)品的體積收縮盡量的均勻，就 必須加快產(chǎn)品中間區(qū)域在凝固時(shí)的壓力衰減速度，使該區(qū)域獲得與填充末端一致 的體積收縮。從結(jié)果對比可以看出，經(jīng)過進(jìn)一步的優(yōu)化保壓曲線，產(chǎn)品的體積收縮進(jìn)一步減小，同時(shí)產(chǎn)品各區(qū)域上的體積收縮分布更加均勻。這樣可有效降低產(chǎn)品因?yàn)轶w積收縮的不一致所引起的應(yīng)力、密度等差