Moldflow軟件在塑料模具中的應用

摘 要：文章以對講機外殼為例，介紹Moldflow在塑料模具設計過程中如何確定如何進行網格化處理，怎樣確定最佳注塑澆口，以及冷卻系統的設計，凸顯Moldflow的重要性。

關鍵詞：Moldflow；澆注口；應用

傳統的塑料模具全靠老工程師的工作經驗進行設計，然后進行模具的加工裝配，進一步試模。如有產品缺陷在進行模具修改，從新加工模具再試模。如此反復直到產品合格。這樣不但使模具成本成倍增加，而且加大了模具的開發周期。在當代激烈的市場競爭中根本行不通。Moldflow軟件功能非常強大，也得到了廣泛認可，它可以精確度模擬塑料產品整個注塑過程。可在模具加工之前，得到優化設計方案；并且能夠進行模擬分析，模擬塑料產品的注射、保壓、冷卻、變形等過程，進而準確預測可能出現的問題，優化注塑參數，最終縮短了模具開發周期。

我們將對講機外殼為研究開發對象，對講機應用日益廣泛，需求量逐年的增加。應用Moldflow軟件對產品的外殼進行CAE分析，從而確定澆口位置，注塑工藝參數，并進行冷卻管路的規劃，并將最終的分析數據及工藝應用到實際的生產過程中。

首先我們對零件進行三維造型，在這里我們可以使用UG、PRO/E、SOLIDWORKS、CATIA等軟件通過拉伸，孔并經過倒角布爾運算等命令進行造型。在造型軟件中把產品設置好坐標，一般要把產品的的開模方向設置為Z軸，因為Moldflow的默認的開模方向也是Z方向，兩個軟件坐標重合，可以使鎖模的壓力更加接近實際。同時方便把要用到的流道和冷卻水路畫好。接著從開始菜單中選擇文件，在其下拉菜單中選擇導出STL格式文件，在此過程中設定好工件的弦高，因為弦高將影響零件的精度和網格的數量。設定文件的名稱，接著單擊確定，從類型選擇中用選擇對象，單擊確定按鈕，最后選擇工件。

模型導入，在Moldflow軟件中新建一個工程。在“文件”下拉菜單中“新建項目”命令單擊，然后在工程名稱對話框中輸入文件名字，對文件路徑指定創建位置，最后單擊“確定”按鈕，這樣就創建了一個新工程。在工程管理視窗中會顯示新建的工程。在“文件”下拉菜單中“輸入”命令單擊，也可以單擊工具欄上的“輸入模型”圖標，進入對話框選項。在對話框中選擇你剛才存儲的STL格式文件，進行文件導入。注意此時要進行文件單位的設定，我們選擇毫米，然后單擊確定。這時零件就被導入完成，方案任務窗口中將列出了默認的分析任務和初始位置。

網格化劃分，網格化劃分時零件處理的很關鍵的步驟。網格處理的質量直接影響分析結果的精確度。選擇網格菜單，并單擊其下拉菜單中的網格生成按鈕。再單擊立即劃分網格。軟件會自動對零件進行網格劃分和匹配。網格劃分的信息將在模型下方網格日志中顯示。同時在管理視窗新增加了三角形單元層和節點層，零件表明將布滿網格。因為網格處理的質量直接影響分析結果的精確度，所以我們接著將對網格檢驗與修補。其目的是檢驗出模型中存在的不合理網格，再對不合理網格修改為合理網格，以便順利求解。然后，選擇網格菜單并單擊網格統計命令，將彈出網格統計對話框。此時匹配百分比71.5%，相互百分比56.2%，匹配百分比太低。可以通過選擇網格菜單并單擊定義網格密度命令修改網格邊長，我們把5改為3后應用，然后再次進行網格劃分，系統自動對所選的網格進行重新劃分。匹配百分比會變成85.6%相互百分比變成73.8%。我們還要修改產品的缺陷，使用fusion的網格來分析要保證自由邊、交叉邊配向不正確單元、相交單元、完全重疊單元、復制柱體這幾項為零。

注塑口確定，首先對澆口位置進行分析，先根據最佳澆口位置的分析結果再設定澆口位置，可以避免由于澆口位置不佳而引起的不合理成型。可以雙擊方案任務中的圖標，也可以通過選擇分析，在進入設定分析序列命令，將自動彈出選擇分析順序對話框。我們可以從中選擇充填、冷卻、冷卻+流動+翹曲、流動+翹曲、實驗設計（充填）、實驗設計（流動）、澆口位置、快速充填等命令。我們先選中澆口位置命令，單擊確定。在材料選項中選擇ABS作為成型材料。澆口優化分析時不必提前對澆口位置設置。可以采用默認的成型工藝條件，然后雙擊方案任務視察中的立即分析。在彈出的信息提示對話框，單擊開始分析。屏幕中彈出分析完成對話框時，表明表面分析結束。同時會出現建議的澆口位置： 靠近節點N1776。

然后進行“流動+翹曲”成型分析。在分析順序對話框中選擇“流動+翹曲”，單擊確定。根據澆口位置優化結果，選擇最佳澆口位置節點N1776。在工具欄上“選擇”文本框中如圖輸入N1776，按回車鍵，即選中節點N1776，雙擊方案視窗中的注射位置，光標會變為“十”字，對模型上粉紅色的節點選擇，澆口位置設定完畢。

先采用默認的工藝參數，雙擊工藝設計默認圖標，將彈出成型參數設置向導對話框。繼續采用默認值，單擊下一步，進入成型參數向導對話框，選中分離翹曲原因，單擊“完成”按鈕，工藝過程參數設定完成。

對分析結束進行查看分析，MPI會生成大量的文字、動畫和圖像，分類顯示在方案任務視窗中。我們可以查看填充時間，選擇“填充時間”復選框，顯示填充時間按結果，注射時間為1.1s。接著分析鎖模壓力，我們發現最大鎖模力-在充填期間2.5s時最大為1.7426 tonne。

工件在注射過程中會產生翹曲變形，在Moldflow中可以查看翹曲變形。根據變形情況，可以采取一些措施減小翹曲變形。具體辦法有：制定合理的注塑工藝參數，在許可的范圍內，提高注射速度以及注塑溫度。在不影響工件性能的前提下，適當調整工件局部壁厚，改變澆注口的位置及澆注方式，例如把中心澆注口改為側澆注口等或多澆注口。對保壓參數進行優化，改單一壓力保壓為分段保壓。優化設計冷卻水道，比較復雜的型芯、型腔應該采取特殊的冷卻方式。

隨著社會的發展，人們對產品的各個方面要求越來越高，對產品的開發周期要求較短。如何提高產品的質量，縮短開發周期的問題就擺在了人們面前。文章通過一個實例，介紹了如何應用Moldflow軟件進行網格劃分，進行參數優化，如何進行注射工藝規劃。進而確定最佳的注射口，以及冷卻水路的確定。不僅體現了Moldflow的有效性，同時也為以后產品開發提供了有效的思路。

作者簡介：朱海勇，男，河南省鶴壁市人，工作單位：鶴壁職業技術學院，職務：教師，研究方向：機械類。