杨德，张惠敏
（青岛科技大学，山东青岛，266061）
摘要：本文以控制开关双色模的注塑过程为例，利用moldflow软件对工艺参数例如翘曲，体积收缩率进行优化，使制品的翘曲以及体积收缩率在合理的范围内，从而使制品的质量达到最佳。
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关键词 ：moldflow;翘曲;体积收缩率;优化
作者简介：杨德（1988—），男，汉，山东德州人。青岛科技大学在读硕士研究生，从事模具CAD/CAE/CAM方向的研究。
1.引言
随着我国的汽车，电子，通讯等行业的发展，人们在追求高质量产品的同时，对产品外观的要求也越来越高[1]，人们对塑料制品的审美标准、设计方法和对产品的性能要求发生了很大的变化，利用双射技术不仅可以改变产品的性能，例如减震、防水等，而且利用双射技术还可以提高产品的附加值，提高经济效益。目前双色制件已经在日用品、装饰品、汽车零件上得到广泛的应用，不同颜色，不同成分的的塑料结合在同一塑件中，充分利用了多种塑料的优良性能，提高了制品的美观度及使用性能。
本文应用moldflow软件对双色制件控制开关面板的塑料熔体充填过程进行模拟分析，确定影响体积收缩率和翘曲变形的主要因素，为注塑工艺参数的确定提供依据，获得高质量的产品。
图1 为控制开关面板模型, 其尺寸为75mm×75mm×6.5mm，外边框的壁厚为2.5mm,内面板的厚度为3mm, 内面板与外边框通过厚度为1mm的框架连接，内面板采用蓝色的ABS，外面板采用红色的ABS。
2.模型的网格划分
对控制开关面板进行分析时所应用的软件为Autodesk Moldflow 2012，进行网格划分[2]时，选用的网格类型为实体（3D），选择使用AutodeskDesign Link处理，并在高级选项中指定边长为2mm，选择精确匹配，得到104913个3D网格单元，网格划分完成以后，结果如图2所示。
3.模拟分析
3.1 分析序列
对控制开关面板的塑料熔体充填过程进行模拟分析时，成型工艺选择为热塑性重叠注塑，分析类型选择为填充+保压+重叠注塑充填+重叠注塑保压+翘曲，浇口位置如图3所示。
3.2 翘曲及体积收缩率
所谓翘曲[3]，就是不均匀的内部应力导致的制品变形的缺陷。注塑成型的制品产生翘曲的原因在于收缩不均匀。制品上不同区域的收缩不均匀、厚度方向上的收缩不均匀、塑料材料分子取向后平行与垂直方向上收缩不均匀都会引起翘曲。
体积收缩率表示了每个单元相对于自身原始体积的收缩率。体积收缩率是中间数据结果。如果体积收缩率出现负值，表明有过保压产生。
3.2.1优化前的工艺设置及结果
在第一阶段和重叠注塑阶段，模具温度设置为80℃，熔体温度设置为260℃，充填控制采用自动，速度/压力切换采用自动，保压控制采用%填充压力与时间，冷却时间采用自动。
在此条件下，初始设置是0-10s,保压压力设置为80%充填压力，所得制件的体积收缩率为9.770%，如图4（a）所示；总的变形为0.3603mm，如图4（b）所示。
3.2.2 优化后的工艺设置及结果
在第一阶段和重叠注塑阶段，模具温度设置为80℃，熔体温度设置为260℃，充填控制采用自动，速度/压力切换采用自动，保压控制采用%填充压力与时间，冷却时间采用自动。
在此条件下，moldflow的保压时间设置为10s，保压压力设置为110%充填压力，所得制件的体积收缩率为9.321%，如图5（a）所示；总的变形为0.3417mm，如图5（b）所示。
在保持其他参数不变的情况下，只提高保压压力，将保压时间设置为10s ，保压压力设置为130%填充压力，则体积收缩率为8.939%，如图6（a）所示；总的翘曲变形为0.3306mm，如图6（b）所示。
将保压时间设置为10s，保压压力设置为150%填充压力，则体积收缩率为8.542%，如图7（a）所示，总的变形为0.3235mm，如图7（b）所示。
4.结论
综合以上的模拟分析，在其他工艺参数保持不变的情部分下，提高保压压力，制件的体积收缩率和翘曲变形减小，可知保压压力对体积收缩率以及翘曲变形有影响，随着保压压力的增大，体积收缩率及翘曲变形减小。若制品的体积收缩率及翘曲不在合理范围内，可以通过调节保压压力对体积收缩率及翘曲进行调节，使其处在合理的范围内，使塑件的质量达到最佳。通过moldflow软件对双色制品控制开关面板注塑充填过程进行模拟分析，了解熔体的充填过程，帮助熔料流动实现平衡填充型腔，优化注塑工艺，得到注塑工艺各项参数的最佳值，为选择注塑机和注塑参数提供参考，指导实际的生产。
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参考文献
[1]张维合.鼠标面盖双色注塑模具设计[J].中国塑料，2013，27（8）：1-5.
[2]李欣欣，黄瑶，王雷刚.薄壁塑件注射成型工艺参数优化[J].塑料工业，2009，37（11）：1-3
[3]李代叙等.moldflow模流分析从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2012，221-222.