环形吊灯上盖注射模浇注系统的CAE分析

    1引言

    浇注系统是注射成型模具的一个重要组成部分，是塑料熔体从注塑机喷嘴到型腔人口位置的流动通道。浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节，它对注塑成型周期和塑件质量(如外观、物理性能，尺寸精度等)都有直接影响，浇口位置决定了聚合物的流动方向和流动平衡性，塑件质量可以通过浇口位置和数量的优化设计得到显著提高。以往浇注系统的设计都是凭经验及多次试模确定，生产周期较长。但随着市场的需求，一些更复杂，更大型的塑料制品也需要通过一次注射成型得到。本文通过运用MoldFlow软件分析模具浇注系统对熔体流动及填充情况的影响，分析浇注系统是否合理，实现快速充模、填充完全的成型过程。

    图1所示为环形吊灯的上盖，材料为透明聚苯乙烯，平均厚度2mm，要求塑件表面光洁，无翘曲变形。由零件的结构特点可知，其主要结构特点是在内侧面上均匀地分布着3个宽度为39mm，开口尺寸为4mm的凹槽，用于同后罩的3个凸缘相配。浇注系统是否合理，直接影响该塑件成型质量。

    根据零件形状及相应模具的设计特点，运用MoldFlow软件，通过对不同浇注系统流动行为的分析比较，确定了合理的浇注系统。

    图1 环形吊灯上盖

    2 建模

    要对塑件进行分析，首先要在塑件表面划分三角形网格，对于流动模拟分析，网格匹配率要超过85% ,如果小于50%会引起流动分析失败。在生成网格后要用网格统计表工具来检查网格生成中的缺陷和不足。本塑件采用Pro/E软件建立三维模型导人MlodFlow中，对该模型进行网格划分及修改，网格划分如图2所示。

    3 浇注系统设计

    根据零件使用要求分析，浇注系统不应在塑件的表面留有浇口痕迹，零件中部带有较大的中心孔，考虑该塑件形状特点，及浇口最佳位置分布，设计浇注系统如图3所示。浇注系统主要尺寸:主流道长度40mm，大端直径φ20mm，锥角3°;分流道圆柱段长度180mm，直径φ6mm，圆锥段长度50mm，大端直径φ6mm，锥角20;浇口直径φ1mm。

    图2网格划分示意图              图3浇注系统示意图

    4 模拟结果及分析

    浇注系统应该保证稳流、快速充模，塑料熔体均衡填充到模腔各处，且具有合理的补缩作用。基于此，主要从熔体的均衡填充及模腔压力等方面考虑浇注系统是否合理。

    4.1浇注系统对充模时间的影响

    合理的浇注系统能在较短的时间内稳流充模，并可充模完全。另一方面，根据注射流动平衡，稳流充模可以确保塑件质量。该塑件浇注系统能充填完全，从图4中等高线可以看出，填充基本均衡，能满足要求。

    图4 充模时间模拟

    4.2 浇注系统对注射压力的影响模拟

    合理的浇注系统应能保证熔体充模的顺利进行，即利于充模，好的浇注系统应能在相同的注射温度下，以较小的注射压力填充完全。浇注系统的注射压力模拟如图5所示，在注射开始时，注射压力达到34MPa，注射压力急剧增大，而后注射压力约27MPa,这种成型过程对注塑机的性能要求较高。