注塑成型工艺参数对注塑件缩痕影响的研究

1、注塑成型工艺参数对注塑件缩痕影响的研究摘要：利用Moldflow软件的最佳浇口位置分析功能确定出最佳浇口位置。研究了注塑成型工艺参数对注 塑件缩痕的影响，对不同的工艺参数进行了分析，确定出用于注塑成型的较合适的工艺参数。研究结果 表明：熔体温度、模具温度的降低以及注射时间的增加都能够有效的减小缩痕。关键词：机械；工艺参数；Moldflow；缩痕0 引言随着市场经济的快速发展，消费者的需求趋于个性化，市场环境瞬息万变。消费者对于产品的要求 越来越高，而对产品需求的变化也越来越快。对于注塑成型产品而言，其外观形状与表面质量直接决定 了该产品能否为消费者所接受。因此，需要产品的设计人员设计出符合消费

2、者需求的产品，而对产品的 制造人员而言，则需要提高产品的质量，以满足消费者的要求。此外，瞬息万变的市场环境要求企业缩 短产品的开发周期1-3。注塑成型产品是利用模具来进行生产的，因此模具的质量与开发周期直接决定了该产品能否成功的 占据市场4。目前，企业模具的设计主要依靠个人经验，设计的质量不高。设计过程中手工作业太多，设 计的效率低，设计的时间周期太长，留给制造调试的时间太短。设计过程中缺乏先进的技术手段，对产 品、模具进行分析、模拟，模具制造后试模的合格率低，需要反复修改、调试，延长了开发周期，增加 了开发成本。这些问题已经成为制约企业发展的瓶颈5-7。在模具初步设计完成之后，可以利用CAE

3、软件 进行注塑成型分析，来发现设计中存在的缺陷，保证模具设计的合理性，提高模具的一次试模成功率， 降低企业的生产成本8。本文主要就注塑成型工艺参数对缩痕产生的影响这一问题进行研究。1 实例分析本文以相机面壳为例进行分析，要求确定出最佳浇口位置，并确定出较为合理的工艺参数。因此， 需要利用Moldflow软件进行注塑模拟流动分析。本文用三维实体造型软件Proe/E软件完成相机面壳的三 维实体造型，具体几何模型如图1所示。图2是利用Moldflow软件划分的有限元网格。本文选用GE Plastics公司的cycoloy C2950牌号的材料用于填充。在完成各项前处理工作之后，可以利用软件对相 机面

4、壳的注塑成型过程进行模拟分析。图1相机面壳几何模型图2 有限元网格Fig. 1 Geometric model of the camera-shell Fig. 2 Finite element mesh2 最佳浇口位置的确定Moldflow/MPI系统中的最佳浇口位置分析模块，可以用来为设计过程初步确定出浇口位置，该分析 结果可以为进一步完整的流动分析提供一个参考的浇口位置。在对相机面壳进行注塑分析过程当中，采 用该最佳浇口分析模块，初步确定出设置浇口的最佳区域。浇口位置分析结果如图3所示。Best gate location = 1.000/MOldfkm/-.t-U-F L WJ Fl

5、：!dT，M I H JV H TScale I6D mmlWorst图3浇口位置分析结果Fig.3 Analysis result of gate location图3中蓝色区域为较适合于设置浇口的区域，浇口设置在该区域可以保证注塑过程的熔体流动的平衡 性。根据模具设计的实际经验，将浇口位置尽可能设置在塑件中央对称区域，使熔胶流动到塑件的各个 极端位置都有相同的流动长度，同一时间被充满。若流动不均，会使塑件的部份区域先完成充填、保压、 冷却，由于欠压或过压引起非均匀取向而产生残余应力，最后造成不均匀的收缩和翘曲。本文在图3中圈 出了两个区域，即图中的A和B两个部位，用于设置浇口。本文依次在A

6、和B处设置了浇口，利用Moldflow软件进行Flow流动分析。本文分析过程当中采用 的成型工艺参数如表1所示，该表中熔体温度与模具温度为材料的推荐使用数据。表1工艺参数Tab.1 Processing parameters熔体温度/模具温度/注射时间/s冷却时间/s保压时间/s27570默认默认默认图4为在A部位设置浇口之后，经过分析得到的缩痕指数结果图，最大缩痕指数为4.877。图5为在 B部位设置浇口之后，分析得到的缩痕指数结果图，最大缩痕指数为4.394。通过分析该二图，可以看出 该相机面壳产生的缩痕并不明显，仅在靠近面壳下端有较大一点的缩痕。通过两个不同位置的浇口分析 得到的结果图，

7、可以看出两者的缩痕指数分布情况是一致的，最大的区别在于缩痕指数大小的不同。因 此，根据最大缩痕指数的大小，本文采用在B处设置浇口的方案。3.6112.350Sink index =4877网 1.C87-0.17681.&77Scale (0 FTimJSink index=4 4 94|%|/MOldflOH14=1 Ui PL OW Fl !：r CS IN 分二 JITScalfi Mfl mn-.图5浇口B分析结果Fig.5 Analysis result of gate B图4浇口A分析结果Fig.4 Analysis result of gate A3 工艺参数对缩痕的影响在确定出

8、最佳浇口位置之后，本文在推荐值范围内，即模具温度的推荐范围为60-80、熔体温度的 推荐范围为255-295，选取5个不同的模具温度和熔体温度进行模拟分析，共得到25个不同的缩痕指 数，具体缩痕指数如表2所示。表2熔体温度与模具温度的变化对缩痕指数的影响Influence of melt temperature and mold temperature on sink marks熔体温度/ -60模具温度/65707580255265275285295通过对表2进行分析，可以看出，在其他工艺条件相同的情况下，熔体温度的改变对缩痕指数有较 大的影响。在确定的熔体温度下，模具温度的改变对缩痕指数的

9、影响较小；而在确定的模具温度下，随 着熔体温度的改变，缩痕指数发生了较大的变化。因此，可以得出缩痕指数受熔体温度的影响较大。通 过分析该表中的缩痕值，选择模具温度为60、熔体温度为255来进行注塑分析，对应的缩痕指数为 3.825。该缩痕指数值为模具温度与熔体温度在推荐值范围内，通过25次分析，获得的缩痕指数值中的 最小值。因此，使用该工艺参数来进行分析，可以确保获得缩痕最小。通过分析表中数据，可知降低熔 体温度和模具温度能够较好的减小缩痕。此外，分析注射时间对缩痕的影响。注塑成型时间是指完成一次注塑成型工艺过程所需的时间，直 接影响到生产效率，主要包括注射时间、保压时间、冷却时间和其它操作时

10、间。本文对不同注射时间下 的成型过程进行了分析，分析得到的保压时间、冷却时间以及缩痕指数如表3所示。通过分析表3可以 看出，注射时间的增加使保压时间增加，而冷却时间减少，缩痕指数则随着注射时间的变长而变小。由 此可知，要想使产品有较小的缩痕，可以考虑通过增加注射时间来减小缩痕。表3注射时间的变化对缩痕指数的影响nfluence of injection time on sink marks注射时间/s模具温度/熔体温度/保压时间/s冷却时间/s缩痕指数/%6025526025511602555最后，得出用于该相机面壳注塑的部分工艺参数为：注射时间Is,模具温度60,熔体温度255, 该组工艺参

11、数能够保证注塑得到的产品具有较小的缩痕，最终分析结果如图6所示。&nk mdex=3.699|%IILFll-FL V4I I LF IH JWH I_J HJ | 乙 | |J qj | | | | | | |图6缩痕指数分析结果Fig.6 Analysis result of sink marks4 结论本文利用Moldflow软件对相机面壳进行了模拟流动分析，利用该软件的最佳浇口位置分析功能确定 出最佳浇口位置。研究了注塑成型工艺参数对注塑件缩痕的影响,分析得到了工艺参数的变化对缩痕产 生影响的规律,即熔体温度、模具温度的降低和注射时间的增加都能够减小缩痕指数。利用该分析软件 分析得到的

12、结果,用于模具的设计与制造,避免传统的反复试模,降低了生产成本,缩短了产品的开发 周期,也提高了制品的质量,进而为企业带来显著的经济效益。参考文献1谢英，郑国强，周应国，等 塑件翘曲变形分析CAE在注射模冷却系统设计中的应用J.模具工业， 2008,34(9):29-32.2陈晓平，胡如夫，胡树根.显示器前壳注塑仿真成型工艺参数的优化.轻工机械J,2007，25(5):23-26.3周标，邓小雷.CAE技术结合正交试验法分析注塑工艺参数对翘曲的影响.轻工机械J,2008，26(6):23-26.4傅建钢.基于MOLDFLOW的车灯面罩成型过程模拟.汽车零部件J,2008(3)77-80.5李明哲，方明磊，刘红.多浇口顺序控制技术在车灯面罩注射