MoldFlow在注塑模具設計中的應用

熊杰

摘要：MoldFlow能夠為設計人員和模具制作人員提供指導，通過仿真來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性，并且MoldFlow的幾何圖形支持可以在最終設計決策前試驗假定方案。本文對MoldFlow軟件在塑料注塑成型過程中的作用及其整體結構進行了介紹。

關鍵詞：MoldFlow 注塑模具 設計

中圖分類號：TP391.77 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0109-01

塑料產品從設計到生產是一個復雜的過程，包括塑料制品設計、模具結構設計、模具加工制造和模塑生產等程序，需要產品設計師、模具設計師、模具加工工藝師和熟練操作工人共同完成，是一個設計、修改、再設計的反復迭代、不斷優化的過程。傳統的手工設計與制造已越來越難以滿足市場激烈競爭的需要，計算機技術的運用正從各方面取代傳統的手工設計方式，并取得了顯著的經濟效益。

MoldFlow軟件具有注塑成型仿真工具，能夠幫助工程師驗證和優化塑料零件、注塑模具和注塑成型流程。該軟件能夠為設計人員和模具制作人員提供指導，通過仿真設置和結果闡明來展示壁厚、澆口位置、材料、幾何形狀變化如何影響可制造性。無論薄壁零件還是厚壁堅固的零件，MoldFlow的幾何圖形支持可以幫助用戶在最終設計決策前試驗假定方案。

1 MoldFlow軟件的組成

MoldFlow軟件主要包括三部分：

（1）MoldFlow Plastics Advisers（產品優化顧問，簡稱MPA）。塑料產品設計師在設計完產品后，運用MPA軟件模擬分析，在很短的時間內就可以得到優化的產品設計方案，并確認產品表面質量。

（2）MoldFlow Plastics Insight（注塑成型模擬分析，簡稱MPI）。對塑料產品和模具進行深入分析，可以在計算機上對整個注塑過程進行模擬分析，包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結構應力和收縮、氣體輔助成型分析等，使模具設計師在設計階段就找出產品可能出現的缺陷，提高一次試模的成功率。

（3）MoldFlow Plastics Xpert（注塑成型過程控制專家，簡稱MPX）。集軟硬件為一體的注塑成型品質控制專家，可以直接與注塑機控制器相連，進行工藝優化和質量監控，自動優化注塑周期、降低廢品率及監控整個生產過程。

2 MoldFlow軟件在注塑模設計中的作用

（1）優化塑料制品。運用MoldFlow軟件，可以得到制品的實際最小壁厚，優化制品結構，降低材料成本，縮短生產周期，保證制品能全部充滿。

（2）優化模具結構。運用MoldFlow軟件，可以得到最佳的澆口數量與位置，合理的流道系統與冷卻系統，并對型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統尺寸進行優化，在計算機上進行試模、修模，大大提高模具質量，減少修模次數。

（3）優化注塑工藝參數。運用MoldFlow軟件，可以確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓時間和冷卻時間，得以注塑出最佳的塑料制品。

3 MPI軟件的主要模塊

（1）模型輸入與修復。MPI有三種分析方法，即基于中心面的分析、基于表面的分析和三維分析。中心面既可運用MPI軟件的造型功能完成，也可從其它CAD模型中抽取再編輯；表面分析模型與三維分析模型直接讀取其它CAD模型，如快速成型格式（STL）、IGES、STEP、Pro/E模型、UG模型等。模型輸入后，軟件提供了多種修復工具，得以生成既能得到準確結果，又能減少分析時間的網格。

（2）塑料材料與注塑機數據庫。材料數據庫包含了超過4000種塑料材料的詳細數據，注塑機數據庫包含了290種商用注塑機的運行參數，而且這兩個數據庫對用戶是完全開放的。

（3）流動分析。分析塑料在模具中的流動，并且優化模腔的布局、材料的選擇、填充和保壓的工藝參數。

（4）冷卻分析。分析冷卻系統對流動過程的影響，優化冷卻管道的布局和工作條件，與流動分析相結合，可以得到完美的動態注塑過程。

（5）翹曲分析。分析整個塑件的翹曲變形，包括線形、線形彎曲和非線形，同時指出產生翹曲的主要原因以及相應的改進措施。

（6）纖維填充取向分析。塑件纖維取向對采用纖維化塑料的塑件性能（如拉伸強度）有重要影響。MPI軟件使用一系列集成的分析工具來優化和預測整個注塑過程的纖維取向，使其分布合理，從而有效地提高該類塑件的性能。

（7）優化注塑工藝參數。根據給定的模具、注塑機、塑件材料等參數以及流動分析結果自動產生控制注塑機的填充保壓曲線，從而免除了在試模時對注塑機參數的反復調試。

（8）結構應力分析。分析塑件在受外界載荷情況下的機械性能，在考慮注塑工藝的條件下，優化塑件的強度和剛度。

（9）確定合理的塑料收縮率。MPI通過流動分析結果確定合理的塑料收縮率，保證模腔的尺寸在允許的公差范圍內，從而減少塑件廢品率，提高產品質量。

（10）氣體輔助成型分析。模擬氣體輔助注射成型過程，對整個成型過程進行優化。

（11）特殊注塑成型過程分析。MPI可以模擬共注射、反應注射、微芯片封裝等特殊的注射成型過程，并對其進行優化。

4 結語

本文分別從MoldFlow軟件的組成、MoldFlow軟件在注塑模設計中的作用、MPI軟件的主要模塊等方面對MoldFlow軟件在塑料注塑成型過程中的作用及其整體結構進行了介紹。