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基于CAE的连接件注射成型模拟与分析

作者：刘绪民 乔女

来源：《价值工程》2012年第20期

摘要： 论文运用MOLDFLOW软件模拟塑料的充模过称，冷却过程及分析塑件的最佳浇口位置进而确定气泡、熔接痕的位置及塑件的成型性能和产品的质量，分析结果帮助预知模具结构可能存在的问题。从而优化模具结构，节约产品生产成本，并提高生产率。MOLDFLOW软件的CAE模拟为模具设计提供了重要的参考。

Abstract: The paper uses MOLDFLOW software to simulate the mold filling, cooling, analyzes the best gate location, inquire the location of air traps and weld lines. It is sure that the performance and quality of products, and predicts the problems coming from the mold structure. It optimizes mold structure, save production costs and increases productivity. CAE simulation provides an important reference for mold design.

关键词： 连接件；CAE；优化；模拟

Key words: connectors；CAE；optimization；simulation

中图分类号：TQ330.4+1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）20-0034-021 塑件结构

图为某车载天线的稳固连接件，材质为共聚甲醛POM，塑件结构较复杂，外表质量要求较高，其一端面处有M14×2的螺纹，外形如图1所示。材质为POM的塑件制品符合该材料的高精度要求，其精度等级为MT5，特别是表面质量要求较高，大批量生产。 2 塑件结构分析与浇口位置分析

此塑件结构较复杂，考虑到要对此零件做有限元流体分析，若想使其达到网格纵横比小于10，要想调整其网格单元，并进行优化，需借助MOLDFLOW软件MPI（Plastic Insight 6.1）进行计算。

2.1 塑件结构分析 该塑件结构较为合理，没有尖锐的角和边，也没有太薄的成型部分，唯一的缺点就是在蝶形侧翼与螺纹圆柱体相交处的壁厚较厚，但是不影响塑件的成型。 2.2 浇口位置分析 通过MPI分析浇口理论最佳位置如图2。

根据塑件结构要求，通过拟采用轮辐式浇口和侧浇口进行CAE分析，就能确保贴近其最佳浇口位置。如图3所示（浇口位置）。

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3 制品注塑过程CAE模拟与分析

侧浇口：浇口设计在制品外侧（适合多型腔模具）。一模多件适合大批量生产，去除浇口方便，模具结构合理，制造方便，但压力损失大。侧浇口的充填模拟时间为7.064秒，顶部最后充填；冻结时间为222.2秒，蝶形处温度冷却速度最慢；气穴产生较多的部位，位于端面处；熔接痕可能产生于端面、蝶形表面、以及圆柱体侧面。

辐轮式浇口：均匀进料，浇注系统的凝料少，更适合于型芯较大的之间，一般适合于单型腔模具。运用CAE模拟软件分别对两种浇口形式注塑过程进行填充。辐轮式浇口的充填时间为7.11秒，底部最后充填；冻结时间为223秒，蝶形处温度冷却速度最慢；气穴数量较少，存在于端面少数部分；熔接痕可能产生于端面、蝶形表面、以及圆柱体侧面。 4 解决方案

利用MOLDFIOW软件，通过对塑件填充过程CAE模拟，在注射工艺参数相同条件下，对两个方案分析模拟结果进而得出结论、填充的时间、冻结的时间、熔接痕的位置和气穴的位置都类似且差距不大。也就是说塑件的成型性能和使用性能相差不大。圆柱部分为塑件主要受力工作面，出现在在圆柱体处的气穴位置和熔接痕数量较少，侧翼出现气穴和熔接痕数量较多，但熔接痕和侧翼的气泡对塑件使用功能影响不大。冷却的时间和填充的时间也基本相同，塑件的成型性能也近乎一致，所以在模具设计过程中，只需要从满足塑件质量要求、提高塑件的生产率、简化塑件模具的结构及塑件本身的造型特点等多角度考虑，侧浇口可应用于塑件。由于塑件表面质量要求较高，须采用潜伏式浇口。潜伏式浇口可以使用外潜伏式浇口和内潜伏式浇口两种。制件采用外潜伏式浇口，模具可以设计成一模四腔（如图4），模具结构简单，凝料容易去除，塑件表面质量良好，上下模零件加工方便；同样的尺寸的模具如果采用内潜伏式浇口，模具只能设计成一模两腔（如图4），且影响塑件螺纹质量。如果采用多行腔结构且侧浇口数目相同，就会增加结构的复杂性及模具尺寸，主要是塑件的表面质量不能满足要求，且会导致流道长度增加，浇注系统凝料增多，注射压力增高等问题。综合考虑该模具结构采用一模四腔的外潜伏式浇口结构较为合适。 5 结束语

基于CAE模拟技术的塑模设计，论文通过MOLDFIOW软件，模拟塑料充模及冷却的过程，确定熔接痕的位置及气泡，找到塑件口的最佳浇口位置，进而预知塑件的质量及其成形性能，通过分析结果帮助解决模具结构可能存在的问题，从而使注射模的设计与制造周期大大缩短，提高了生产率并使产品成本降低进而为模具结构优化设计提供了重要的参考方案。 参考文献：

[1]李德群，唐志玉.模具工程大典[M].电子工业出版社，2007,3:3-5.

[2]《塑料模具技术手册》编委会编.塑料模具技术手册.机械工业出版社,2005,5：311-313.

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[3]程军．通用塑料手册[M].国防工业出版社,2007,5：759-761. [4]田福祥.先进注射模设计评注[M].塑料科技，2007，6（6）：80-82.