Moldflow软件在塑料模具中的应用

摘 要：文章以对讲机外壳为例，介绍Moldflow在塑料模具设计过程中如何确定如何进行网格化处理，怎样确定最佳注塑浇口，以及冷却系统的设计，凸显Moldflow的重要性。

关键词：Moldflow；浇注口；应用

传统的塑料模具全靠老工程师的工作经验进行设计，然后进行模具的加工装配，进一步试模。如有产品缺陷在进行模具修改，从新加工模具再试模。如此反复直到产品合格。这样不但使模具成本成倍增加，而且加大了模具的开发周期。在当代激烈的市场竞争中根本行不通。Moldflow软件功能非常强大，也得到了广泛认可，它可以精确度模拟塑料产品整个注塑过程。可在模具加工之前，得到优化设计方案；并且能够进行模拟分析，模拟塑料产品的注射、保压、冷却、变形等过程，进而准确预测可能出现的问题，优化注塑参数，最终缩短了模具开发周期。

我们将对讲机外壳为研究开发对象，对讲机应用日益广泛，需求量逐年的增加。应用Moldflow软件对产品的外壳进行CAE分析，从而确定浇口位置，注塑工艺参数，并进行冷却管路的规划，并将最终的分析数据及工艺应用到实际的生产过程中。

首先我们对零件进行三维造型，在这里我们可以使用UG、PRO/E、SOLIDWORKS、CATIA等软件通过拉伸，孔并经过倒角布尔运算等命令进行造型。在造型软件中把产品设置好坐标，一般要把产品的的开模方向设置为Z轴，因为Moldflow的默认的开模方向也是Z方向，两个软件坐标重合，可以使锁模的压力更加接近实际。同时方便把要用到的流道和冷却水路画好。接着从开始菜单中选择文件，在其下拉菜单中选择导出STL格式文件，在此过程中设定好工件的弦高，因为弦高将影响零件的精度和网格的数量。设定文件的名称，接着单击确定，从类型选择中用选择对象，单击确定按钮，最后选择工件。

模型导入，在Moldflow软件中新建一个工程。在“文件”下拉菜单中“新建项目”命令单击，然后在工程名称对话框中输入文件名字，对文件路径指定创建位置，最后单击“确定”按钮，这样就创建了一个新工程。在工程管理视窗中会显示新建的工程。在“文件”下拉菜单中“输入”命令单击，也可以单击工具栏上的“输入模型”图标，进入对话框选项。在对话框中选择你刚才存储的STL格式文件，进行文件导入。注意此时要进行文件单位的设定，我们选择毫米，然后单击确定。这时零件就被导入完成，方案任务窗口中将列出了默认的分析任务和初始位置。

网格化划分，网格化划分时零件处理的很关键的步骤。网格处理的质量直接影响分析结果的精确度。选择网格菜单，并单击其下拉菜单中的网格生成按钮。再单击立即划分网格。软件会自动对零件进行网格划分和匹配。网格划分的信息将在模型下方网格日志中显示。同时在管理视窗新增加了三角形单元层和节点层，零件表明将布满网格。因为网格处理的质量直接影响分析结果的精确度，所以我们接着将对网格检验与修补。其目的是检验出模型中存在的不合理网格，再对不合理网格修改为合理网格，以便顺利求解。然后，选择网格菜单并单击网格统计命令，将弹出网格统计对话框。此时匹配百分比71.5%，相互百分比56.2%，匹配百分比太低。可以通过选择网格菜单并单击定义网格密度命令修改网格边长，我们把5改为3后应用，然后再次进行网格划分，系统自动对所选的网格进行重新划分。匹配百分比会变成85.6%相互百分比变成73.8%。我们还要修改产品的缺陷，使用fusion的网格来分析要保证自由边、交叉边配向不正确单元、相交单元、完全重叠单元、复制柱体这几项为零。

注塑口确定，首先对浇口位置进行分析，先根据最佳浇口位置的分析结果再设定浇口位置，可以避免由于浇口位置不佳而引起的不合理成型。可以双击方案任务中的图标，也可以通过选择分析，在进入设定分析序列命令，将自动弹出选择分析顺序对话框。我们可以从中选择充填、冷却、冷却+流动+翘曲、流动+翘曲、实验设计（充填）、实验设计（流动）、浇口位置、快速充填等命令。我们先选中浇口位置命令，单击确定。在材料选项中选择ABS作为成型材料。浇口优化分析时不必提前对浇口位置设置。可以采用默认的成型工艺条件，然后双击方案任务视察中的立即分析。在弹出的信息提示对话框，单击开始分析。屏幕中弹出分析完成对话框时，表明表面分析结束。同时会出现建议的浇口位置： 靠近节点N1776。

然后进行“流动+翘曲”成型分析。在分析顺序对话框中选择“流动+翘曲”，单击确定。根据浇口位置优化结果，选择最佳浇口位置节点N1776。在工具栏上“选择”文本框中如图输入N1776，按回车键，即选中节点N1776，双击方案视窗中的注射位置，光标会变为“十”字，对模型上粉红色的节点选择，浇口位置设定完毕。

先采用默认的工艺参数，双击工艺设计默认图标，将弹出成型参数设置向导对话框。继续采用默认值，单击下一步，进入成型参数向导对话框，选中分离翘曲原因，单击“完成”按钮，工艺过程参数设定完成。

对分析结束进行查看分析，MPI会生成大量的文字、动画和图像，分类显示在方案任务视窗中。我们可以查看填充时间，选择“填充时间”复选框，显示填充时间按结果，注射时间为1.1s。接着分析锁模压力，我们发现最大锁模力-在充填期间2.5s时最大为1.7426 tonne。

工件在注射过程中会产生翘曲变形，在Moldflow中可以查看翘曲变形。根据变形情况，可以采取一些措施减小翘曲变形。具体办法有：制定合理的注塑工艺参数，在许可的范围内，提高注射速度以及注塑温度。在不影响工件性能的前提下，适当调整工件局部壁厚，改变浇注口的位置及浇注方式，例如把中心浇注口改为侧浇注口等或多浇注口。对保压参数进行优化，改单一压力保压为分段保压。优化设计冷却水道，比较复杂的型芯、型腔应该采取特殊的冷却方式。

随着社会的发展，人们对产品的各个方面要求越来越高，对产品的开发周期要求较短。如何提高产品的质量，缩短开发周期的问题就摆在了人们面前。文章通过一个实例，介绍了如何应用Moldflow软件进行网格划分，进行参数优化，如何进行注射工艺规划。进而确定最佳的注射口，以及冷却水路的确定。不仅体现了Moldflow的有效性，同时也为以后产品开发提供了有效的思路。

作者简介：朱海勇，男，河南省鹤壁市人，工作单位：鹤壁职业技术学院，职务：教师，研究方向：机械类。