基于UG的注塑模设计研究

魏付芳

摘 要:模具工业是国民经济发展的重要基础产业,塑料模具设计生产占有越来越重要的位置。针对传统塑料模具设计精度低、制造周期长、成本高,对国内外注塑模具工业的现状、发展趋势和注塑模设计技术研究的基础上,利用UG软件设计注塑模具,运用分析软件Moldflow对设计的注塑模具进行温度、压力、填充性等分析,确定设计模型,缩短了模具的研发周期,提高了产品在市场上的竞争力。

关键词:注塑模具注塑成型模流分析

中图分类号:TG24 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)05(c)-0018-01

模具工业是国民经济发展的重要基础产业,塑料模具设计生产占有越来越重要的位置。对国内外注塑模具工业的现状、发展趋势和注塑模设计技术研究的基础上,利用UG软件设计注塑模具,运用分析软件Moldflow对设计的注塑模具进行分析,确定设计模型,缩短了模具的研发周期,提高了产品在市场上的竞争力。

1模具工业在国民经济中的地位

模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业,其中塑料模约占模具总数的35％,而且有继续上升的趋势。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

目前世界模具市场供不应求,我国模具出口数量极少,但我国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。

2注塑模具设计的发展

传统的注塑模具设计是以经验为主,不断试验总结的过程。主要依赖设计人员的经验和工艺人员的技巧,设计合理与否只有通过试模才知道,制造的缺陷主要依靠反复修模来纠正。这不仅使模具设计制造周期增长,而且难以保证模具的质量,设计加工成本高,这种传统的模具设计制造方法已不能满足现代模具生产的需要。

随着科学技术的迅速发展,为了提高塑料模具质量,缩短模具设计、制造周期,在设计生产中广泛使用注塑模先进技术,从而彻底改变了传统的注塑模设计与制造方式。

我国在这十多年中注塑模具工业虽然取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。建立一套科学的模具注射工艺调试方法,引进设计实验方法和模流分析到工艺调试,可以大大提高我国塑料制品质量,延长模具寿命。

传统的塑料模具设计流程如(图1)所示,其产品开发按一定的顺序进行,其中一个环节出现问题,后面的工作就要重新开始,容易出现缺陷。基于UG的塑料模具设计与制造工艺流程如(图2)所示。

传统设计是顺序进行的,其中一个环节出现问题,后面的要一个个重新设计、计算、修改,设计周期长,生产效率低;而基于UG塑料模具设计流程,利用计算机先进的设计技术,对要修整的内容可快速修改,下面环节的设计迅速,设计、修改周期短,生产效率高。

3模流分析软件的应用

Moldflow是对塑料产品和模具进行深入分析的软件包,它可以在计算机上对整个注塑过程进行模拟分析,包括填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向、结构应力和收缩,以及气体辅助成型分析等,使模具设计师在设计阶段就找出未来产品可能出现的缺陷,提高一次试模的成功率。

利用Moldflow进行模拟分析,可减少试模、修模的次数,缩短了模具设计与制造周期,保证制品完全填充;也可以优化模具结构,得到最优的浇口数量与位置、合理的流道系统和冷却系统;并对型腔、浇口、流道、以及冷却系统等尺寸进行优化;还可确定并优化注塑工艺参数。

通过模流分析来改善模具设计上的问题,是塑料模模具设计中重要的一个步骤。例如:多模穴或是单一模穴,在设计分析上就需要考虑到射出机使用的压力和吨数大小。模流分析软件被用来处理关于射出成型前的模拟设计与分析,及时发现模具设计上的潜在问题,并对所做的改进可做进一步分析验证。射出成型虽然可以设计复杂形状的零件,但不当的模具设计却可能导致成型过程中射料不易充填完整,或造成零件局部位置产生应力集中等现象,并且不容易通过射出参数的调整来克服,同时也会影响制品良品率及尺寸等问题。产品能否顺利成型,不仅与射出参数和充填结果有关,模具的设计更是关键,因此在此次研究过程中采用了Moldflow模流分析软件找出模具的较佳设计,以节省试模后修改模具的时间。

注塑成型最重要的是控制塑料在模具中的流动方式,利用模流分析软件MOLDFLOW可以模拟熔体在模具中的流动,可以预测和显示熔体流动前沿的推进方式、填充过程中的压力和温度变化、流动时间、气穴和熔接痕的位置等,从而帮助工艺人员在试模前对可能出现的缺陷进行预测,找出缺陷产生的原因并加以改进,提高一次试模的成功率。

注塑过程中的流动分析在国外已得到了普遍的应用,它建立在计算机与CAD被广泛应用的基础上,其目的是预测塑料熔体注入模具型腔时的流动情况,从而判断熔体流动给注塑件质量带来的影响。利用软件来预计所设定注塑方案的压力、温度等的分布;利用预计的压力、温度等的分布来改善模具和塑料制品的设计;对多个候选的注塑方案进行比较优化,选择最佳方案。在市场经济条件下,产品的质量与成本已成为企业生存发展的生命线,注塑成型模拟软件可以辅助企业确立竞争优势。

结合注塑模具设计的先进计算机技术理论,对基于UG的注塑模具应用进行了研究。应用Moldflow软件对其进行分析,确定加工方法。它缩短了产品的开发周期,提高了模具质量,降低了模具设计与制造的成本,大大增加了产品在市场上的竞争力。