复印机壳的充型模拟分析

王殿君

（鸡西大学理工系，黑龙江 鸡西 158100）

1 产品模型简介

产品长宽高约为303×189×58mm，大部分壁厚较为均匀，基本壁厚为2.6mm。但局部区域较厚，达6.0mm以上，可能会发生严重缩水问题；局部大面积区域较薄，仅0.9mm左右，可能会发生严重的滞流问题。

2 模型分析

对此薄壳类产品，可使用Moldflow有限元分析网格中的Fusion（双层面网格）或Midplane（中性层网格）进行分析，分析结果一致。本分析采用Midplane网格

图1 原始方案浇注系统设计

图2 冷却系统设计

2.1 方案一

2.1.1 浇注系统设计

方案一模具为三板模，一模一腔，采用外热式热流道系统，两点进浇（浇口直径为3.0mm）（如图 1）。

2.1.2 冷却系统设计

方案一共设计十条水路，其中定模侧六条，动模侧四条，蓝色管道为覬10mm的直通水路，黄色管道为覬16mm的挡板水路（如图2）。

2.1.3 方案一分析结果

(1)冷却水温变化。由图中可知，水温升高较小（进出口水温差在两度以内），冷却水路的长度设计是可以达到冷却要求的。成型时不要为了省事而将水路串联起来，否则会导致水路过长水温持续升高而降低冷却效果。

图3 冷却水温变化

图4 充填时间变化

（2）充填时间变化

充填时间约为2.2秒，充填流动不太平衡。红色区域为最后充填区域。红色的薄肋发生严重的滞流现象，导致产品的短射。原因是此处肋太薄（仅0.9mm左右），而浇口又距离此肋太近，塑胶流动到该处时受到极大阻力而停滞不前并迅速凝固了。

（3）熔接痕位置及气穴分布

图5 熔接痕位置

图6 气穴分布

图5的红线表示熔接痕位置，其中圈示的熔接痕较为明显，但对此产品来说可能并不重要。图6的粉红色小圈表示可能的气穴位置，注意设置相关机构排除，特别是标示的位置。

2.2 方案2

2.2.1 浇注系统及冷却系统设计

以一点热流道进浇，浇口位于模具中心线上，距离模具中心30mm（如图7所示）。冷卻系统设计如图8所示。

图7 浇注系统设计

图8 冷却系统设计

共有十一条水路。局部冷却水路基于模具结构及热流道相应作了调整。其中在发生严重缩水的较厚区域附近 (定模侧)增加了覬10mm的挡板水路 (相接的直通管为覬8mm)，如左上图。 而将发生严重滞流的薄肋下的动模水路移开。

2.2.2 充填时间变化

充填时间约为2.1秒，充填流动有较明显的改善。圈示处的薄肋仍发生轻微滞流现象，但因为浇口远离该区域，使该区域可以成为接近最后充填的区域，塑胶停滞时间较短，所以在最后充填阶段加大压力便可以充满了。

2.2.3 熔接痕位置及气穴分布

圈示的熔接痕较为明显，相对于原始方案来说已减少了中间一条最明显的熔接痕。标示处的气穴仍需注意设置相关机构排除。

图9 充填时间

图10 熔接痕位置

图11 气穴分布

3 结论

从分析结果中得知：

①方案一中型腔表面溫度分布不太均匀，冷却效果不太理想。方案二中局部较厚区域附近虽增加了挡板水路，但基于模具结构的限制，对该区域冷却效果的改善十分有限，仍得不到有效保压而发生严重缩水凹陷。对该产品来说，缩水凹陷可能并不是很重要，但这些厚区域需要较长的冷却时间而使整个成型周期难以缩短。

②使用350t的成型机可以满足该产品的成型要求。

③方案一有一条薄肋发生严重滞流现象，导致产品短射。原因是此肋太薄（仅0.9mm左右），而浇口又距离此肋太近，塑胶流动到该处时受到极大阻力而停滞不前，滞流时间太长，温度急剧下降而迅速凝固，可能会发生短射。方案二中充填流动有较明显的改善，薄肋虽仍发生轻微滞流现象，但因为浇口远离该区域，使该区域可以成为接近最后充填的区域，塑胶停滞的时间较短，在最后充填阶段加大一点压力便可以充满。但成型窗口仍较窄，控制不好仍可能会短射，故解决此问题的根本办法是尽可能加厚此薄肋。

④方案一的局部区域太厚，周围区域先行凝固而切断了保压回路，致使其得不到有效保压而发生严重缩水凹陷。方案二中翘曲变形量不大，收缩不均因素仍为主要因素。

⑤相对方案一，方案二可少用一个热流道，可减少生产成本，而产品品质也可达到客戶要求。因此，采用方案2较合理。

[1]闻星火，熊守美，贾良容，柳百成.低压铸造铝合金轮毂充型模拟实用研究[J].特种铸造及有色合金，1999，04，20.