佛山法雷奥技术研发中心 simulation
摘要：模流仿真分析最早仅被运用于简单的诊断塑胶产品设计；如今已进化至被工业界广泛运用于进行产品与模具开发前期的设计、验证与优化，在大多数企业的设计生产流程中扮演不可或缺的角色。以Moldflow软件作为仿真平台，以实际的产品数据导入软件来进行模流的仿真，同时可利用该平台输入实际生产中的机台参数，以更贴近实际生产的情况分析出结果，为企业和客户设计和生产出更优质的产品。
关键词：Moldflow、热塑性材料、注塑成型技术
Preliminary Defect Analysis and Injection Molding Process Optimization Based on Moldflow Software
Abstract：Mould flow simulation analysis was first used only to diagnose plastic product design and help solve production problems；now it has evolved to be widely used in industry for design，verification and Optimization in the early stage of product and mould development，and plays an indispensable role in the design and production process of most enterprises.Moldflow software is used as the simulation platform，and the actual product data is imported into the software to simulate the model flow.At the same time，the platform can be used to input the parameters of the actual production platform，so as to analyze the results closer to the actual production situation，and to design and produce better products for enterprises and customers.
Key words：Moldflow、Thermoplastic Materials、Injection Molding Technology
Autodesk?Moldflow仿真软件是°?′óà???MOLDFLOW 公司的产品，总部位于美国的波士顿，是一家专业从事塑料计算机辅助工程分析（CAE）的 跨国性软件和×é?ˉ1???，是塑料分析软件的创造者。广泛应用于航空航天、汽车制造、造船、机械制造、电子电器、消费品行业等等，而在我国模流软件更多在汽车行业中受到青睐。全3D的产品与模流moldflow软体的普遍应用当居首功。早期工艺人员往往需要花费数小时甚至数日的时间现场处理模具、通过不同工艺去尝试，才能得到更好的产品。而在此过程中，很多的修改或改动没有理论依据，也没有总结归纳，很多工艺工程师都是凭借经验来修改产品。
可以使产品设计人员在开发早期预测制品×￠?ü3éDí的潜在问题，能够快捷的测试产品的工艺性及优化模具设计。利用moldflow在产品设计阶段，优化产品的设计能够降低产品开发周期，节约材料，减少试模次数，提高产品质量等优点。本文拟就结合moldflow浅谈产品前期缺陷的预见性和注塑工艺参数的设置进行分析和探讨。
图1.1.2（来源网络）
1.2.1翘曲变形warp：是指产品注塑件发生扭曲变形，与原产品数据尺寸弯曲有误差，未能达到设计形状的要求。塑件或会在脱模冷却一段时间后发生该类现象，翘曲的方向会根据不同是结构有所不同，而这种翘曲有局部翘曲和整体翘曲之分。
1.2.2冷却不均，收缩不均，分子取向不一致这3方面都会影响翘曲因素。翘曲的最根本原因是收缩不均导致的，它跟塑件的结构有十分大的关系，塑件厚度，形状影响着产品翘曲程度。材料的不一样，其翘曲程度与收缩率也不一样。工艺条件的变化，如保压不一样，模温料温不一样也会导致不一样的收缩程度。其余也可能有来自机器的变化。
图1.3.1（来源moldflow官网）
1.4.1气穴air trap：气穴也称气泡或者气孔，在产品中也或会以流痕形式表现出来。他是在成型产品内部所形成的空洞，透明件十分明显。它是由于溶体前沿汇聚而在塑件芯部或表面形成气泡。
1.4.2气穴形成的原因，产品结构造成的困气，两股料流汇合却无法把包夹在中间的气体排出；原料中含有水分，注塑前没有将材料充分烘干；材料的收缩率过大；注塑速度过快，时间过短；保压时间不足；冷却不均或冷却的时间不够；当模具和熔体温度过高时，也或会释出气体形成气泡。
图1.4.2 产品缩痕
1.6.1 流痕flow marks：指在产品表面或浇口附近产生涟博状线条，这种瑕疵是类似于丝状波纹。流痕也与射痕相类似，而射痕一般是靠近于浇口，形成类似喷射状的丝状缺陷，一般在产品表面处亦明显。对于厚壁件，进胶口位置若流速过快也容易产出射痕。
1.6.2流痕成因是塑料在浇口附近冻结。低熔体或模具温度，以及低螺杆速度会导致冷料进入型腔。这会导致未完全固化的材料呈现出流动模式的形态。而射痕是因为流速过大，螺杆速度过大而引起的。这也有可能是因为浇口的位置设置不佳，溶体和模具之间接触不严密容易导致射痕。
二、注塑产品缺陷的解决方法及其在Moldflow的预见性
针对前期的产品优化，优先针对产品进行工艺参数的调整来达到最优的方案，若调整工艺参数优化也不能输出最优解，则选择修改产品。以产品为导向，尽量选择最优的注塑方案，包括流道的设计，冷却运水的布置，热流道的选择等等。
2.1.1注塑不满（短射、缺胶）的改善：首先避免胶料迟滞，消除产品中产生比较大的气穴，气穴位置可添加排气镶件或顶针。
2.1.2使用moldflow分析若发现短射：提升模具和熔体温度；提高螺杆速度；更改零件几何（使其平衡流动，以同等的时间及压力填充完整）；选用另一种材料，选择粘性较小的材料；增大其注塑压力；在第一次分析完后，以观察分析是否可以将注塑时间缩短。
2.2.1翘曲变形的改善：主要是将收缩不均降到最低程度，取向效应降到最低程度；合理修改零件厚度；更改零件几何，向设计添加特征，如加强筋。更改零件设计以避免出现过厚部位，并减小任何与主表面相交的特征的厚度；假如不同的方法也不能改善，可更改材料。
2.2.2使用moldflow分析若发现翘曲严重：在moldflow当中设定的运水布置是否合理，前期必须有个大致的检查，避免冷却不均造成的翘曲；如前期分析能判断产品的翘曲是因为零件的外形导致的，如长条类的产品，尽量在前期追加结构去优化翘曲程度，如加筋或加厚；在软件中，我们可以判断产品的玻璃态转化温度时所达到的时间，从而推算出可以保压的时间，加大保压来调节翘曲的程度。
2.3.1熔接痕的改善：因熔接痕需要在产品分析的前期进行，这时便可以利用Moldflow来判断出熔接痕熔接线出现的位置。当模流的结果出来时，我们便可以将该结果显示出来，熔接线在产品当中大多数是不能避免的，我们只能判断该位置是否为可接受的位置，若不，我们可以通过改变浇口的位置进行改善；另外我们也可以通过局部的加减胶来实现熔接线的汇合角度；优化流道的设计也可以对熔接线有所帮助。
2.4.1气穴的改善：如熔接线相仿，该类缺陷我们可以通过改变浇口的位置来改善气穴出现的位置。
2.4.2使用Moldflow分析气穴：日常使用该软件中，利用气穴和熔接线的重叠功能进行观察分析，如两者重叠在一起，则判断该区域有大概率的情况会出现气穴，也会有可能在后续流动的区域产生流痕；moldflow出现气穴的位置可用单色显示，清晰表达后，可预警模具工程师进行排气设计。
2.5.1凹陷（缩水、缩痕）的改善：首先改善胶厚不均的区域，将产品局部进行调节以达到均厚，避免丁字位的出现，避免拐角位置的胶厚出现不均；可重新定义胶厚位置进行尝试。
2.5.2使用Moldflow进行改善凹陷：根据可调节的范围增加保压压力和保压时间，通过此调整可以观察调整后的凹陷和缩痕率是否有降低；增加浇口和流道的尺寸来调大保压通道，从而使保压效果增强，让更多的料填充到内部；在软件中降低溶体温度和模具的温度；也可以在软件中调用粘度较低的材料。
2.6.1流痕的改善：若已设计流道，同时流痕出现在进胶口附近，可以尝试优化流道的设计；在流道中也可设计冷料井进行优化。
2.6.2使用Moldflow进行优化流痕：在软件中的工艺参数设置中调节分段注塑，若是在流道进入产品区域产生射痕流痕，可以降低该段的速度，从而达到优化的效果；从软件分析出来的流痕位置，进行优化产品的结构厚度等；加大浇口和流道的尺寸，优化保压效果。
三、结论
在流体学的模流仿真中，现时的moldflow 软件已经很好地运算大部分的产品和导入各类产品材料，更加贴合真实的产品实际注塑所出现的问题，能够把产品缺陷进行预判，避免不必要的损失。如上文所诉，在产品前期的模流分析中，仿真能发现模具或者产品设计上的问题，及早改善产品的不足和模具设计的优化。避免了大多数因实际注塑过程中遇到的产品问题，降低了试错的次数，降低了材料浪费和试模人员的工时。同时试模人员也可使用仿真导出的参数结果输入到机台当中，从而减少在试模中调机的次数。
模流仿真分析，有着降低产品开发风险，优化产品结构，缩短开发周期，提高了产品的质量。其实现了真正意义上的从理论到实际的体现，为各大企业和学术研究提供了不少的贡献。
参考文献
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4.龚浏澄．塑料成型加工实用手册．北京：北京科技出版社，2005
论文作者:王忠铭
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/10/9
标签：产品论文; 注塑论文; 浇口论文; 不均论文; 位置论文; 材料论文; 软件论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;