復印機殼的充型模擬分析

王殿君

（雞西大學理工系，黑龍江 雞西 158100）

1 產品模型簡介

產品長寬高約為303×189×58mm，大部分壁厚較為均勻，基本壁厚為2.6mm。但局部區域較厚，達6.0mm以上，可能會發生嚴重縮水問題；局部大面積區域較薄，僅0.9mm左右，可能會發生嚴重的滯流問題。

2 模型分析

對此薄殼類產品，可使用Moldflow有限元分析網格中的Fusion（雙層面網格）或Midplane（中性層網格）進行分析，分析結果一致。本分析采用Midplane網格

圖1 原始方案澆注系統設計

圖2 冷卻系統設計

2.1 方案一

2.1.1 澆注系統設計

方案一模具為三板模，一模一腔，采用外熱式熱流道系統，兩點進澆（澆口直徑為3.0mm）（如圖 1）。

2.1.2 冷卻系統設計

方案一共設計十條水路，其中定模側六條，動模側四條，藍色管道為覬10mm的直通水路，黃色管道為覬16mm的擋板水路（如圖2）。

2.1.3 方案一分析結果

(1)冷卻水溫變化。由圖中可知，水溫升高較小（進出口水溫差在兩度以內），冷卻水路的長度設計是可以達到冷卻要求的。成型時不要為了省事而將水路串聯起來，否則會導致水路過長水溫持續升高而降低冷卻效果。

圖3 冷卻水溫變化

圖4 充填時間變化

（2）充填時間變化

充填時間約為2.2秒，充填流動不太平衡。紅色區域為最后充填區域。紅色的薄肋發生嚴重的滯流現象，導致產品的短射。原因是此處肋太薄（僅0.9mm左右），而澆口又距離此肋太近，塑膠流動到該處時受到極大阻力而停滯不前并迅速凝固了。

（3）熔接痕位置及氣穴分布

圖5 熔接痕位置

圖6 氣穴分布

圖5的紅線表示熔接痕位置，其中圈示的熔接痕較為明顯，但對此產品來說可能并不重要。圖6的粉紅色小圈表示可能的氣穴位置，注意設置相關機構排除，特別是標示的位置。

2.2 方案2

2.2.1 澆注系統及冷卻系統設計

以一點熱流道進澆，澆口位于模具中心線上，距離模具中心30mm（如圖7所示）。冷卻系統設計如圖8所示。

圖7 澆注系統設計

圖8 冷卻系統設計

共有十一條水路。局部冷卻水路基于模具結構及熱流道相應作了調整。其中在發生嚴重縮水的較厚區域附近 (定模側)增加了覬10mm的擋板水路 (相接的直通管為覬8mm)，如左上圖。 而將發生嚴重滯流的薄肋下的動模水路移開。

2.2.2 充填時間變化

充填時間約為2.1秒，充填流動有較明顯的改善。圈示處的薄肋仍發生輕微滯流現象，但因為澆口遠離該區域，使該區域可以成為接近最后充填的區域，塑膠停滯時間較短，所以在最后充填階段加大壓力便可以充滿了。

2.2.3 熔接痕位置及氣穴分布

圈示的熔接痕較為明顯，相對于原始方案來說已減少了中間一條最明顯的熔接痕。標示處的氣穴仍需注意設置相關機構排除。

圖9 充填時間

圖10 熔接痕位置

圖11 氣穴分布

3 結論

從分析結果中得知：

①方案一中型腔表面溫度分布不太均勻，冷卻效果不太理想。方案二中局部較厚區域附近雖增加了擋板水路，但基于模具結構的限制，對該區域冷卻效果的改善十分有限，仍得不到有效保壓而發生嚴重縮水凹陷。對該產品來說，縮水凹陷可能并不是很重要，但這些厚區域需要較長的冷卻時間而使整個成型周期難以縮短。

②使用350t的成型機可以滿足該產品的成型要求。

③方案一有一條薄肋發生嚴重滯流現象，導致產品短射。原因是此肋太薄（僅0.9mm左右），而澆口又距離此肋太近，塑膠流動到該處時受到極大阻力而停滯不前，滯流時間太長，溫度急劇下降而迅速凝固，可能會發生短射。方案二中充填流動有較明顯的改善，薄肋雖仍發生輕微滯流現象，但因為澆口遠離該區域，使該區域可以成為接近最后充填的區域，塑膠停滯的時間較短，在最后充填階段加大一點壓力便可以充滿。但成型窗口仍較窄，控制不好仍可能會短射，故解決此問題的根本辦法是盡可能加厚此薄肋。

④方案一的局部區域太厚，周圍區域先行凝固而切斷了保壓回路，致使其得不到有效保壓而發生嚴重縮水凹陷。方案二中翹曲變形量不大，收縮不均因素仍為主要因素。

⑤相對方案一，方案二可少用一個熱流道，可減少生產成本，而產品品質也可達到客戶要求。因此，采用方案2較合理。

[1]聞星火，熊守美，賈良容，柳百成.低壓鑄造鋁合金輪轂充型模擬實用研究[J].特種鑄造及有色合金，1999，04，20.