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第39卷第4期2011年4月塑料工业C H I N AP L A S T I C S I ND U S T R Y作者简介:王小明,男,1959年生,江西吉安人,高级工程师,主要从事机械设计与制造研究,发表科研论文30余篇。
w a n g x m @e c j t u .j x .c nM o l d f l o w 在注塑成型翘曲优化中的应用王小明1,赵明娟1,陈炳辉1,宋金良2(1.华东交通大学载运工具与装备省部共建教育部重点实验室,江西南昌330013;2.辽阳金兴汽车内饰集团公司,辽宁辽阳111000) 摘要:以汽车副仪表板装饰盖为例,借助M o l d f l o w 软件进行模拟,预测其翘曲变形量,通过分析材料、熔体温度和模具温度对翘曲的影响,从而得到最佳的工艺参数组合,对改善产品质量、降低成本具有重要的指导意义。
关键词:M o l d f l o w 软件;最佳浇口;翘曲优化;熔体温度中图分类号:T Q 320.66+2 文献标识码:A 文章编号:1005-5770(2011)04-0049-03A p p l i c a t i o n o f Mo l d f l o wi nWa r pO p t i m i z a t i o no f t h e I n j e c t i o n Mo l d i n gW A N GX i a o -m i n g 1,Z H A OM i n g -j u a n 1,C H E NB i n g -h u i 2,S O N GJ i n -l i a n g2(1.K e y L a b o r a t o r y o f C o n v e y a n c e a n dE q u i p m e n t ,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,E a s t C h i n a J i a o t o n g U n i v e r s i t y ,N a n c h a n g 330013,C h i n a ;2.L i a o y a n g J i n x i n g A u t o m o b i l e I n n e r D e c o r a t i o n G r o u pC o .,L t d .,L i a o y a n g 111000,C h i n a )A b s t r a c t :T h e u n e v e nv o l u m es h r i n k a g e ,m o l e c u l a r o r i e n t a t i o n a n dc o o l i n go f p l a s t i c s r e s u l t e di nt h e w a r p o f p l a s t i c p r o d u c t .T a k i n g t h e a u t o m o b i l e d a s h b o a r d d e c o r a t i v e c o v e r s a s a n e x a m p l e ,t h e w a r p c a n b e a c c u r a t e l y p r e d i c t e d b y u s i n g o f t h e M o l d f l o ws o f t w a r e .T h e o p t i m i z e d p a r a m e t e r s w e r e o b t a i n e d t h r o u g h a n a l -y s i s o f t h e e f f e c t s o f m a t e r i a l s ,m e l t t e m p e r a t u r e ,m o l d i n g t e m p e r a t u r e ,w h i c h w a s i m p o r t a n t t o t h e i m p r o v e -m e n t o f q u a l i t y o f p r o d u c t a n d r e d u c t i o n o f c o s t .K e y w o r d s :M o l d f l o wS o f t w a r e ;B e s t G a t e L o c a t i o n ;W a r p a g e O p t i m i z a t i o n ;M e l t T e m p e r a t u r e 随着汽车向轻、快发展,塑件制品广泛应用于汽车,汽车塑料零件注塑模具的需求越来越大,人们对汽车内饰构件的要求也越来越高,这就对我们的设计人员提出了更高的要求[1]。
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第13期·153·文章编号：2095－6835（2020）13－0153－02Moldflow 在实际中的应用陈国平（厦门瑞尔特卫浴科技股份有限公司，福建厦门361000）摘要：随着工业化进程不断推进，塑料产品在社会生活中占有越来越大的比例，且这个数值还在不断地增长，给注塑成型和模具行业也带来更多的挑战和机遇。
要发展，就必须领先别人，必须要有竞争力。
模流分析软件的使用能提升公司竞争力，如今模流分析软件的使用水平已经是公司发展水平的重要标志。
Moldflow 软件经过多年的发展已经成为CAE 领域的佼佼者，应用已经越来越广，设计期间，该软件应用可实现对模具设计、成品设计以及形成条件的直接体现，协助工程师发现产品设计疏漏因素。
得益于模流分析技术的实施，可实现产品设计成本的降低与效率的提升，并显著提升产品设计的品质与合格率。
目前，Moldflow 软件在CAE 领域中的应用已经获得显著的成效，通过对解决方案的优化进一步完善注塑成型，结合笔者在公司中做的一些改善案例来详细阐述Moldflow 软件在解决实际问题的应用。
关键词：Moldflow 软件；充填形式；熔接线；翘曲变形中图分类号：TQ320.52文献标识码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.13.064针对模流分析软件的应用，分析其开发原理，主要体现为以能量、动量以及质量守恒为依据，以高分子材料数值求解法及其流变理论的应用为基准，进行热力历程与充填的构建，达到塑料射出成形的有效描述，保压行为模式，利用人性化接口全面显示模内的塑料速度、压力、应力等参数，帮助人员得知塑件翘曲变形行为的发生，明确塑件冷却凝固的具体情况，并关联注塑成型参数与其他参数数值。
流动方式控制是所有注塑成型模具中塑料控制的关键所在，模具中树脂的流动与制品气穴、短射等缺陷的形成存在直接关联，并与制品冷却、变形时间联系较大。
MoldFlow在注塑模具设计中的应用编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（MoldFlow在注塑模具设计中的应用）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为MoldFlow在注塑模具设计中的应用的全部内容。
MoldFlow在注塑模具设计中的应用 摘要：MoldFlow能够为设计人员和模具制作人员提供指导，通过仿真来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性,并且MoldFlow的几何图形支持可以在最终设计决策前试验假定方案。
本文对MoldFlow软件在塑料注塑成型过程中的作用及其整体结构进行了介绍。
关键词：MoldFlow 注塑模具设计 中图分类号:TP391.77 文献标识码：A 文章编号：1007—9416（2014)12—0109—01 塑料产品从设计到生产是一个复杂的过程，包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等程序，需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师和熟练操作工人共同完成，是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。
传统的手工设计与制造已越来越难以满足市场激烈竞争的需要，计算机技术的运用正从各方面取代传统的手工设计方式，并取得了显著的经济效益。
MoldFlow软件具有注塑成型仿真工具，能够帮助工程师验证和优化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。
该软件能够为设计人员和模具制作人员提供指导，通过仿真设置和结果阐明来展示壁厚、浇口位置、材料、几何形状变化如何影响可制造性.无论薄壁零件还是厚壁坚固的零件,MoldFlow的几何图形支持可以帮助用户在最终设计决策前试验假定方案。
第一章 MOLDFLOW 分析基础知识1.1注塑成型基础知识所谓注塑成型是指将已加热熔化的材料喷射注入到模具内,经由冷却与固化后,得到成品的方法.在树脂原料经由注塑机注塑成型变为塑料制品的整个过程中,包括以下几个部分.计量:为了成型一定大小的塑件,必须使用一定量的颗粒状塑料,这就需要计量.塑化:为了将塑料充入模腔,就必须使其变为熔融状态,流过充入模腔.注塑充模:为了将熔融塑料充入模腔,就需要对熔融塑料施加注塑压力,注入模腔.保压增密:熔融塑料充满模腔后,向模腔内补充因制品冷却收缩所需的物料.制品冷却:保压结束后,制品开始进入冷却定型阶段.开模:制品冷却定型后,注塑机的合模装置带动模具动模部分与定模部分分离.顶件:注塑机的顶出机构顶出塑件.取件:通过人力或机械手取出塑件和浇注系统冷凝料等.闭模:注塑机的合模装置闭合并锁紧模具.1.2注塑成型机注塑成型机可分为柱塞式和螺杆式两种,这两种注塑成型机都是由注塑系统,锁模系统和模具组成..1.2.1注塑系统注塑系统是注塑机的主要组成部分.它能够使树脂原料在注塞或螺杆的推动或旋转推进下均匀塑化,在高压下快速注入模具,注塑系统包括加料装置,料筒,螺杆或柱塞,喷嘴,加压和驱动装置等.1.2.2锁模系统注塑机上实现锁合模具,启闭模具和顶出制件的机构称为锁模系统.熔料在高压下注入模具,必须施加足够大的锁模力才能保证模具严密闭合不溢料,锁模结构还应保证模具启闭灵活,准确,迅速和安全,并防止损坏模具和制件,避免机械受到强烈震动,达到安全运行以延长机器和模具的使用寿命.1.2.3模具模具是为了将树脂原料做成某种形状而用来承接射出树脂的部件.注塑模具主要由浇注系统,成型零件和结构零件组成.1.3注塑成型过程在注塑过程的塑化,填充,保压和冷却这四个主要阶段中,起主要作用的工艺参数也随着注塑过程的变化而变化.塑化塑化是指塑料在料筒内经加热达到良好可塑性的流动状态的全过程.塑化是注塑成型的准备阶段.熔体在进入模腔之前应达到规定的成型温度,并能在规定时间内达到足够数量,熔体温度应均匀一致,不发生或极少发生热分解以保证生产的连续进行.填充这一阶段从柱塞或螺杆开始向前移动起,直至模腔被塑料熔体充满为止.填充过程中包含的重要工艺参数有：熔体温度,注塑压力,填充时间.充模刚开始一段时间内模腔中没有压力,待模腔充满时,料流压力迅速上升达到最大值.充模的时间与模塑压力有关,充模时间长,先进入模内的塑料受到较多的冷却,粘度增大,后面的塑料就需要在较高的压力下才能进入模腔,反之,所需的压力则较小.在前一情况下,由于塑料受到较高的剪切应力,分子定向程度比较大.这种现象如果保留到料温降低至软化点以后,则制品中冻结的定向分子将使制品具有各向异性.这种制品在温度变化较大的使用过程中会出现裂纹,裂纹的方向与分子定向方向是一致的.而且,制品的热稳定性也较差,这是因为塑料的软化点随着分子定向程度增高而降低.高速充模时,塑料熔体通过喷嘴,主流道,分流道和浇口时产生较多的摩擦而使料温升高,这样当压力达到最大值时,塑料熔体的温度就能够保持较高的值,分子定向程度可减少,制品熔接强度也提高.充模过快时,在嵌件后部的熔接往往不好,致使制品强度变劣.保压这是指从熔体充满模腔时起,至柱塞或螺杆撤回时为止的一段时间.保压阶段包括的重要工艺参数有:保压压力,保压时间.保压阶段中,塑料熔体因受到冷却而发生收缩,但因塑料仍然处于柱塞或螺杆的稳压下,料筒内的熔料会被继续注入模腔内补足因收缩而留出的空隙,如果柱塞或螺杆停在原位不动,压力曲线就会略有衰减;如果柱塞或螺杆保持压力不变,也就是随着熔料入模的同时向前做少许移动,则在此段中模内压力维持不变.此时压力曲线与时间轴平行.压实阶段对于提高制品的密度,降低收缩和克服制品表面缺陷都有影响.此外,由于塑料还在流动,而且温度又在不断下降,定向分子容易被冻结,所以这一阶段是大分子定向形成的主要阶段.这一阶段拖延时间愈长,分子定向程度也将愈大.冷却这一阶段是指从浇口的塑料完全冻结时起,到制品从模腔中顶出时为止.冷却阶段包括的重要工艺参数是冷却时间冷却时模腔内压力迅速下降,模腔内塑料在这一阶段内主要是继续冷却,以便制品在脱模时具有足够的刚度而不致发生扭曲变形.在这一阶段内,虽无塑料从浇口流出或流入,但模内还可能有少量的塑料流动,因此到制品脱模时,模内压力不一定等于外界压力,模内压力与外界压力的差值成为残余压力.残余压力的大小与压实阶段的时间长短有密切关系.残余压力为正值时,脱模比较困难,制品容易被刮伤或破裂;残余压力为负值时,制品表面容易有陷痕或内部有真空泡.所以,只有大残余压力接近零时,脱模才比较顺利,并能够获得满意的制品.1.4注塑成型工艺条件注塑成型工艺条件主要包括温度,压力和时间等温度注塑成型过程中的温度主要有熔料温度和模具温度.熔料温度影响塑化和注塑充模,模具温度影响充模和冷却定型.熔料温度指塑化树脂的温度和从喷嘴射出的熔体温度,前者称为塑化温度,后都称为熔体温度.由此看来,熔料温度取决于料筒和喷嘴两部分的温度.熔料温度的高低决定熔体流动性能的好坏.熔料温度高,熔体的粘度小,流动性能好,需要的注塑压力小,成型后的制件表面光洁度好,出现熔接痕,缺料的可能性就小.反之熔料温度低,就会降低熔体的流动性能,会引起表面光洁度低,缺料,熔接痕明显缺陷.但是熔料温度过高会引起材料热降解,导致材料物理和化学性能降低.模具温度是指和制品接触的模腔表面温度.模具温度直接影响熔体的充模流动行为,制件的冷却速度和制件最终质量.提高模具温度可以改善熔体在模腔内的流动性,增强制件的密谋和结晶度以及减小充模压力和制件中的压力.但是,提高模具温度会增加制件的冷却时间,增大制件收缩率和脱模后的翘曲,制件成型周期也会因为冷却时间的增加而变长,降低了生产效率.降低模具温度,虽然能够缩短冷却时间,提高生产率,但是,会降低熔体在模腔内的流动能力,并导致制件产生较大的内应力或者形成明显的熔接痕等制件缺陷.压力注塑过程中的压力主要有注塑压力,保压压力和背压注塑压力是指螺杆或者柱塞沿轴向前移时,其头部向塑料熔体施加的压力.它主要用于克服熔体在成型过程中的流动阻力,还对熔体起一定程度的压实作用.注塑压力对熔体的流动,充模及制件质量都有很大影响.注塑压力的大小取决于制件成型树脂原料的品种,制件的复杂度,壁厚,喷嘴的结构形式,模具浇口的类型和尺寸以及注塑机类型等因素.保压压力是指对模腔内树脂熔体进行压实以及维护向模腔内进行补料流动所需要的压力.保压压力是重要的注塑工艺参数之一,保压压力和保压时间的选择直接影响注塑制品的质量,保压压力与注塑压力一样由液压系统决定.在保压初期,制品重量随保压时间而增加,达到一定时间不再增加.延长保压时间有助于减少制品的收缩率,但过长的保压时间会使制品两个方向上的收缩率程度出现差异.令制品各个方向上的内应力差异增大,造成制品翘曲,粘模.在保压压力及熔体温度一定时,保压时间的选择应取决于浇口凝固时间.背压是指螺杆顶部熔料在螺杆转动后退时对其施加的反向压力.增大背压可以排出原料中的空气,提高熔体密实程度,还会增大熔体内的压力,螺杆后退速度减小,塑化过程的剪切作用加强,摩擦热增多,熔体温度上升,塑化效果提高.但是背压增大后,如果不相应提高螺杆转速,那么,熔体在螺杆计量段螺槽中将会产生较大的逆流和漏流,从而使塑化能力下降.背压的大小与制件成型树脂原料品种,喷嘴种类以及加料方式有关.时间注塑成型周期主要由注塑时间Ti,保压时间Tp,冷却时间Tc,开模时间To组成.th为TP与TC之和.注塑时间是指注塑活塞在注塑油缸内开始向前运动直至模腔被全部充满为止所经历的时间.保压时间为从模腔充满后开始,到保压结束为止所经历的时间.注塑时间与保压时间由制件成型树脂原料的流动性能,制件几何形状,制件尺寸大小,模具浇注系统的形式,成型所用的注塑方式和其他工艺条件等到因素决定.冷却时间指保压结束到开启模具所经历的时间.冷却时间的长短受熔体温度,模具温度,脱模温度和冷却剂温度等因素的影响.在保证取得较好制件质量的前提下,应当尽量缩短冷却时间的大小,否则,会延长制件成型周期,降低生产效率,还可能造成具有复杂几何形状的制件脱模困难.开模时间为模具开启取出制件到下个成型周期开始的时间.注塑机自动化程度高,模具复杂度低,则开模时间短;否则,开模时间较长.1.5常见制品缺陷及产生原因1．5．1短射短射是指由于模具模腔填充不完全造成制品不完整的质量缺陷，即熔体在完成填充之前就已凝结。
Moldflow在塑料注塑成型中的应用摘要：本文简单介绍了注塑成型的背景及国内外的发展状况，并对注塑成型的工艺、影响因素及常见的缺陷进行了了解。
最后对注塑成型分析软件Moldflow 进行了一定的介绍。
关键字：注塑成型，塑料，Moldflow1.1引言在现代工业生产中，60%~90%的工业产品需要使用模具，模具工业已经成为工业发展的基础[1]。
早期的注塑成型方法主要用于热塑性塑料制品。
随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品应用范围的不断扩大，注塑成型已经推广应用到热固性塑料和一些塑料复合材料制品的生产中。
传统的注射模设计和制造很大程度上依赖于设计者的经验和制造工人的技巧，设计的正确性只有通过试模才能知道，制造的缺陷主要依靠修模来纠正，有时还可能导致整套模具的报废，特别是对复杂的中高档模具，问题则为突出[2]。
随着计算机技术的发展和人们对计算力学、流体力、聚合物加工流变学、传热学等学科的深入，成型模拟(CAE)技术与注塑成型技术相结合，为改变这种状况提供了新的手段。
CAE技术通过建立高聚物成型的物理和数学模型，构造有效的数值计算方法，借助于计算机仿真模拟确定加工条件的变化规律、预测制品的结构和性能、确定高聚物制品和模具设计参数及工艺条件的最佳方案，使高聚物成型加工和模具设计建立在科学分析基础上，为优化模具设计和控制产品成型过程以获得理想的最终“定构”提供科学依据和设计分析手段，指导高分子模型，提高高分子材料使用水平。
成型模拟技术使高聚物成型加工过程在流场、力场、热场等作用下出现的各种物理现象和化学变化的描述更加数学化和定量化，从而使加工成型从一项使用技术变为一门应用科学。
掌握成型CAE技术对缩短产品的开发周期、提高塑料制品的质量、降低生产成本具有很重要的意义[3]。
注塑成型是一种主要的塑料制品成型方法，能够一次成型复杂外形的塑件，同时所生产的塑件尺寸精度高，是一种高效率，能大批量生产的加工方法。
长期以来，我国的注塑模具在设计过程中主要依赖设计员的直觉和经验，而产品结构、模具设计以及成型工艺参数的合理性都无法预知，因此一套模具生产出来的产品是否满足客户的需求，往往是在不断的试模与修模中进行改善的，这加大了模具的设计制造周期，延长了交付日期，同时也加大了模具制造成本，这在激烈的市场经济竞争中使得企业出于一个被动的位置，加大了企业的生存风险[3,4]。
Moldflow精确分析的材料技术解决方案Moldflow精确分析的材料技术解决方案材料属性和Moldflow分析结果有密切的关联性，材料测试数据的准确性直接影响後者的准确性。
从表1可以看出，材料属性对Moldflow分析结果有直接的影响，特别是收缩对材料各属性依赖最大，热传导系数对Moldflow分析结果影响最大。
Moldflow分析必须的重点材料属性Moldflow材料数据库的材料属性类目达到70种以上，除了Moldflow分析必须的数据以外，还有很多描述性的参考数据。
下面重点介绍几个关键的材料属性。
粘度（Viscosity）聚合物为非牛顿假塑性流体，具有剪切变稀的特性，其粘度不仅受温度的影响，还受剪切速率的影响。
Moldflow默认的粘度模型为Cross-WLF模型。
这一模型能在较宽剪切速率范围内反应塑料熔体流动规律，适应温度范围广，能更准确地描述伴有冷却效应的熔体流动。
特别是当温度接近於玻璃化转移温度时，能很好拟合粘度的迅速增加。
表1 材料属性与Moldflow分析结果(实际成型效果)的关联性(注：0-关联小，1-略有关联，2-有关联，3-密切关联)式（1）为Cross-WLF粘度模型的运算式：这也是经典的7参数模型（n, D1, D2, D3, A1, A2）其中n是非牛顿指数，1-n表示剪切变稀曲线的斜率；是剪切变稀行为开始的剪应力；D2对应低压下的玻璃化转移温度；D3是压力影响系数，表徵粘度对压力的依赖性，在高速高压成型分析中，比如超薄成型，必须考虑粘度的压力依赖性。
表2 几种常见材料的D3值Cross-WLF模型考虑的是剪切粘度，不考虑拉压粘度。
在浇口直径变化较剧烈的情况下往往会有较明显的拉压粘度效应，造成更大的压力损失，此时需要考虑Juncture loss的Bagley 修正系数C1和C2（采用3D求解器考虑Extension viscosity模型系数A和B）。
如Moldflow 未提供修正系数，可在Moldflow帮助档中查找经验数据进行修正。
MoldFlow在注塑模具中的模流分析及应⽤（修改）MoldFlow在注塑模具中的模流分析及应⽤新疆天业集团模具中⼼朱财 832000摘要：⽂章通过介绍MoldFlow在热塑性注塑件的制品设计、模具设计、成型⼯艺⽅⾯的作⽤的阐述，以及对模流分析步骤和对內镶式滴头模流分析的典型结果,提出了在设计阶段采⽤简易模流分析软件来模拟注塑成型过程和成型后的制件缺陷形式,从⽽缩短产品设计全过程周期(特别是模具制造周期),降低模具的费⽤,提⾼企业在市场上的产品竞争⼒.关键词：MoldFlow 注塑模具模流分析MoldFlow in the injection mold-flow analysis and applicationXinjiang Tianye (Group) Ltd. Mould Center Zhu Cai 832000Abstract：The article through introduced that MoldFlow in the thermosplastic injection molding's product design, the mold design, the formation craft aspect's function's elaboration, as well as and inlays the type drop mold class analysis internally to the mold class analysis step the typical result, proposed after the design stage uses the simple mold class analysis software to simulate the injection molding process and the formation workpiece flaw form, thus the reduction product design entire process cycle (is specially die making cycle), reduces mold's expense, enhances the enterprise in the market product competitive power.Key word：MoldFlow Injection mold Mold class analysis引⾔对于任何注塑成型来说，最重要的是控制塑料在模具中的流动⽅式。
