MoldFlow軟件優(yōu)化注塑工藝參數(shù)應(yīng)用.doc

moldflow軟件優(yōu)化注塑工藝參數(shù)應(yīng)用application of process optimization analysis with moldflow software文勁松 麻向軍 （華南理工大學(xué)聚合物新型成型裝備國(guó)家工程中心scutmoldflow高級(jí)技術(shù)應(yīng)用培訓(xùn)中心）一 前言注塑工藝參數(shù)的正確制定是為了保證塑料熔體良好塑化，并順利地充模、冷卻與定型，以便生產(chǎn)出質(zhì)量合乎要求的制品。在注塑工藝中最重要的工藝參數(shù)是溫度（料溫、噴嘴溫度、模具溫度）、壓力（塑化壓力、注射壓力、模腔壓力）和相對(duì)應(yīng)的各個(gè)作用時(shí)間（注射時(shí)間、保壓時(shí)間、冷卻時(shí)間）等。這些參數(shù)相互影響，而且不同的材料其最佳的注塑工藝參數(shù)范圍不同，因而在生產(chǎn)中，需要多次試模，才能得到合乎要求的制品，這極大的影響了生產(chǎn)效率，mpi3.1通過(guò)一系列的方法來(lái)優(yōu)化工藝參數(shù)，減少試模次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。二 模塑窗口（molding window）的確定在進(jìn)行流動(dòng)分析之前，可通過(guò)molding window分析得到最好的注塑成型初始工藝參數(shù)。這些工藝參數(shù)包括注射時(shí)間、模具溫度和熔體溫度等。在進(jìn)行molding window分析之前，必須準(zhǔn)備網(wǎng)格模型、選擇材料、設(shè)定澆口，同時(shí)還可以指定工藝參數(shù)的范圍。分析結(jié)果包括可用工藝參數(shù)的范圍、工藝參數(shù)的改變對(duì)制品質(zhì)量的影響等。一制品如圖1所示，部分分析結(jié)果見(jiàn)圖24。 圖1 制品圖 圖2 工藝參數(shù)范圍 圖3 不同工藝參數(shù)對(duì)制品質(zhì)量的影響 圖4 不同工藝參數(shù)對(duì)制品質(zhì)量的影響從圖2可知，在一定的注射時(shí)間下，模具溫度在1040度，熔體溫度在200240度的范圍內(nèi)改變，對(duì)制品質(zhì)量的影響很小。mpi molding window分析結(jié)果zone mw用綠色、黃色和紅色表示工藝參數(shù)對(duì)制品質(zhì)量的影響，綠色的范圍越大表示工藝參數(shù)的可調(diào)范圍越廣，本例的分析結(jié)果全部為綠色（因印刷原因，可能看不清），圖3、4的分析結(jié)果也證明了這一點(diǎn)，注射時(shí)間和模具溫度不變，改變?nèi)垠w溫度對(duì)制品質(zhì)量的影響很小。在屏幕輸出文件的結(jié)尾，給出了推薦的工藝參數(shù)，如圖5所示。 圖5 推薦的工藝參數(shù)應(yīng)該注意的是，molding window分析只是提供一個(gè)快速、初步的結(jié)果，為隨后的分析作準(zhǔn)備，它的分析結(jié)果不能作為實(shí)際的工藝參數(shù)。三 mpi/optim模塊 注射機(jī)的注射速度主要影響熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)行為。通常隨著注射速度的增大，熔體流速增加，剪切作用加強(qiáng)，粘度降低，熔體溫度因剪切發(fā)熱而升高，所以有利于充模，并且制品各部分的熔合紋強(qiáng)度也得以增加。但是，由于注射速度增大，可能使熔體從層流狀態(tài)變?yōu)橥牧?，?yán)重時(shí)會(huì)引起熔體在模內(nèi)噴射而造成模內(nèi)空氣無(wú)法排出，這部分空氣在高壓下被壓縮迅速升溫，會(huì)引起制品局部燒焦或分解。所以，現(xiàn)在的注射機(jī)基本都實(shí)現(xiàn)了多級(jí)注射，即在一個(gè)注射過(guò)程中，當(dāng)注射機(jī)螺桿推動(dòng)熔體注入模具時(shí)可以根據(jù)不同的需要實(shí)現(xiàn)在不同位置上有不同注射速度和不同的注射壓力等工藝參數(shù)的控制。在以往的生產(chǎn)中，這需要通過(guò)多次試模來(lái)確定，而mpi/optim模塊可以根據(jù)給定的注射機(jī)參數(shù)來(lái)優(yōu)化注射速度曲線。優(yōu)化分析有兩種：optim（fill）和optim（flow），區(qū)別在于fill沒(méi)有考慮保壓過(guò)程。分析的結(jié)果主要有兩個(gè)。流動(dòng)前沿面積隨時(shí)間變化曲線：流動(dòng)前沿的面積越大，注射速度也應(yīng)越大，反之亦然。熔體隨時(shí)間固化曲線：通過(guò)這個(gè)結(jié)果可以初步確定冷卻時(shí)間。它還有一些分析結(jié)果，如螺桿位置隨時(shí)間變化曲線、螺桿速率隨螺桿位置變化曲線、螺桿速率隨時(shí)間變化曲線等，可以用來(lái)確定合適的注射壓力。對(duì)于圖1的制品，選用100噸的注射機(jī)，初始工藝參數(shù)采用圖5推薦的數(shù)據(jù)，部分分析結(jié)果如圖69。 圖6 注射過(guò)程中螺桿位置 圖7 熔體隨時(shí)間固化曲線 圖8 流動(dòng)前沿面積曲線 圖9 推薦的注射曲線四 design-of-experiments分析design-of-experiments是基于實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，它采用類似于正交實(shí)驗(yàn)的方法判斷模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間等對(duì)制品質(zhì)量的影響哪個(gè)占主要地位。對(duì)于圖1的制品，初始工藝參數(shù)采用圖5推薦的數(shù)據(jù)，部分分析結(jié)果如圖10、11。 圖10 注射時(shí)間對(duì)質(zhì)量的影響 圖11 注射時(shí)間對(duì)凹痕深度的影響四 結(jié)束語(yǔ)本文介紹了mpi軟件在優(yōu)化注塑工藝參數(shù)中的應(yīng)用，在使用過(guò)程中，用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理運(yùn)用，尤其是分析參數(shù)的設(shè)定，直接影響到分析時(shí)間的長(zhǎng)短。由于篇幅的原因，本文沒(méi)有詳細(xì)介紹，讀