实际注塑成型工艺在MOLDFLOW中的设定方法

实际注塑成型工艺在MOLDFLOW中的设定方法常听到做MOLDFLOW的同行提到MOLDFLOW分析成型工艺与实际注塑成型不符，不知怎样在MOLDFLOW中设定实际成型工艺，进而无法与实际生产进行比较。做过注塑成型的朋友都知道，一个产品的质量好坏跟工艺设定有很大关系，所以用MOLDFLOW分析时，分析结果的准确性跟工艺的设定也有很大关系。本人从使用MOLDFLOW的经验总结一下，帮助大家对工艺设定有更清楚的了解。目前大多数注塑成型机器注塑阶段控制方式主要有1、注射时间-注射速度2、螺杆位置-注射速度，而第二种方式用得最多，对于大型制品来说经常采用多段速度来控制以获得更好的质量。不论哪种方式，其注射的速度都是由注塑机的性能决定的，因此必须要对注塑机的性能有所了解，下面以图例对注塑机的工作原理及注塑工艺做简单介绍。1．注塑机的简明结构图1（注塑成型机示意图）图2（注塑系统示意图）2．注塑成型工艺接下来用我本人做的一个案例来介绍的是怎样在MOLDFLOW中设定注塑工艺参数（螺杆位置-注射速度即strokevs%maximunramspeed）.1.注塑机选择或定义由于moldflow数据库中的注塑机大多是国外品牌，如雅宝（Auburg）、赫斯基（Husky）、徳马格（Demag）等，很多牌子是没有的，需要自定义，定义方法如下（以我公司的东芝EC350为例，其它品牌可参照）1）点toosl-newpersonaldatabase,出现如下对话框：产品模型和网格统计，分析材料选的是pc+abs(GEC6600)在category(类别)拦中选择processcondition（工艺条件）下面的injectionmoldingmachine（注塑机），点OK，进入下一步，点new（新建），出现新对话框如下第1栏为description(描述)，tradename中输入名称EC350，manufacturer输入厂家toshiba,datasource输入toshiba，datalastmodified输入sep10,2002,datastatus默认，这一页的内容主要是注塑机的一些信息，无关紧要的东西，输入结果如下：第2栏为注射部分（重点），maximummachineinjectionstroke中输入最大计量行程300mm,maximummachineinjectionrate中输入最大注射率314cm^3/s,machinescrewdiameter输入螺杆直径50mm,fillcontrol默认strokevsramspeed）。ramspeedcontrolsteps中maximumnumberoframspeedcontrolstep输入5（即5段注射速度），pressurecontrolstep中maximumnumberofpressurecontrolstep输入5（即5段注射压力），其他不变，结果如上图。第3栏为液压系统，machinepressurelimited中的maximummachineinjectionpressure中输入机器最大射压293.9mpa(东芝给的压力是2880kg/cm^2,此处是转换成mpa后的)，maximummachinehydraulicpressure中输入机器液压系统最大压力29.4mpa（一般为机器最大射压10%）,Intensificationratio中输入10（螺杆塑化比），machinehydraulicresponsetime中输入0.1。第4栏为锁模系统maximummachineclampforce中输入最大锁模力350tonne,最后点确定，点ok即完成了注塑成型机的定义，自定义的机器文件后缀为.udb,保存在MyMPI5.0Projects\udb文件夹中，以供随时调用。好了，关于注塑机的设定就介绍到此，下面就开始介绍本文的重点内容-多段注射工艺的射定。双击processsetting,在出现下面的画面，在fillingcontrol对话框中选ramspeedprofilebystrokevs%maximunramspeed,点advancedoption,先将注塑机导入，操作见下面图示接下来输入螺杆速度曲线和计量行程，V/P切换等参数。12345671．Shotsize（计量行程）的确认，先根据总体积V（流道体积+产品体积）算出螺杆前进的行程L，计算公式为L=(4*V/(pi*(D/10)^2))*(Ds/Dm)*10式中pi为圆周率=3.1416,D为螺杆直径，Ds为材料固态密度，Dm为材料熔融态密度在本例中，流道体积和产品体积在网格统计中可得到（见上面的图），材料密度可由材料数据库中得到，最后算得L为90.97mm,我在此取100，是加上cushion后的估计值2.cushion(v/p切换)，在实际生产中是根据产品大小来取的，一般为5-10%的计量，在此我取11，因而螺杆注射阶段行程为89mm，小于上面的90.97，是因为我想控制产品填充约98%时切换为保压，3．各段射出速度的输入通常多段注塑是采用慢-快-慢方式，螺杆曲线形状大概如下第1段刚好填充完流道浇口，以较慢速度通过浇口，以免发生喷射，使流动前沿完全进入型腔，然后以较快速度填充，快填充完成时放慢速度利于排气，最后在保压前再次将速度放慢，然后切换为压力控制。1．基于上述原则，在本例中，第一段注射位置为100mm开始到85mm结束，速度45%（螺杆以最大速度的45%向前推进15mm），第二段注射位置为85mm开始到30mm结束，速度75%（螺杆以最大速度的75%向前推进45mm），第三段注射位置为30mm开始到15mm结束，速度65%（螺杆以最大速度的65%向前推进15mm），第四段注射位置为15mm开始到11mm结束，速度40%（螺杆以最大速度的40%向前推进4mm），到11mm时转为保压。具体设定方法如下图以上注射位置于速度都是根据实际成型经验估计的，怎样确定上述值，我还真不知怎样解释，实际调机LD其实上面公式很好理解，总体积是模型的空间几何体积，乘以固态密度得出总重量，再除以熔融态密度即为熔体体积，就是完成一次注射需要的熔体体积，除以料筒内横截面面积（料筒内横截面直径约等于螺杆直径，这是我看了注塑机设计原理的书后才明白的）就等于一次注射螺杆需要的计量行程，整理成公式，就是上面的式子,这个公式我编辑在一个EXCEL文件里，可以直接输入就得出结果。过程中，也是多试几模，才找得较准的，而且实际调机时要看产品外观质量来调整速度和位置的，此处只介绍方法，对于成型方面就不再多说。2．保压曲线的设定本例中保压先暂不改，以默认的80%最大填充压力10s做为初始分析，等初始分析结果出来后再优化保压曲线。3．初始分析结果如下：由上面结果可看出Shotsize（计量行程）和cushion(v/p切换)设定还是较准确，在11mm位置切换时，填充的体积为98.32%，稍微多了点，可将切换位置提前一点，设为12mm.,而第1段的位置设定不够好，85mm时，填充体积为11.60%还小些，分析结果中有一项Meltfrontisentirelyinthecavityat%fill=11.8199%，指出了流动前沿完全进入型腔在填充到11.8199%时（估计没几个人明白moldflow为什么把这个作为结果列出，实际上这里就告诉了你，第1段位置（慢速）应该是使填充的体积等于或稍大于11.8199%），因此第1段位置要加大，设为84（或83更保险）。Moldflow分析结果推荐的螺杆速度曲线的第1段位置绝对是Meltfrontisentirelyinthecavityat%fill的位置（建立完整流道系统的模型），见下图。上面说的是用默认的保压（moldflow默认不论什么情况都是80%填充压力10s）的情况，在实际中保压是怎样设定的呢？实际调机时，保压控制一般为压力-时间控制。老一点机器压力计算方式是最大机器射压的百分比算的，新机有些直接就是用kgf/cm^2,或bar,不论哪种计算方法都可以换算为moldflow所支持的单位mpa。因此基于初次分析结果所得出的压力值来设定保压。保压方式采用压力-时间方式，分段保压，第1段100mpa/5s,第2段80/3s,末段2s,由80衰减到0。保压曲线如上图，再次运行分析，分析方式选flow+warp,通过体积收缩率结果和x、y方向上的deflection值来低速走完此段，然后再将速度提高，从89%开始速度下降，也是遵循慢-快-慢的原则判定保压设定是否正确。(注：此处只是介绍设定方法，至于保压曲线优化，是要根据浇口凝固时间和凝固层百分比来决定的，还要综合考虑产品外观缩水状况及产品尺寸变形要求等，故此处的保压设定并非最优化的设定，甚至可能是不合理的),分析结果略。上面介绍的是多段射出成型工艺的moldflow分析方法，我每次试新模时都会参照它的结果来设定工艺参数，可能有些朋友不以为然，但至少你可以很快找准计量位置和V/P切换以及第1段位置（走完流道通过浇口后的位置），这三个位置的重要性不用我多说，有成型调机经验的朋友一定会明白的。另外，可能有些朋友会问到，为什么上面的螺杆位置-速度曲线是直的阶梯形，而不是线性增加或减少，因为从一个速度转为另一个速度，是过渡的，不是一下就提上去的呀。对这个问题我也想不出好的解决方法，我在现场观察注塑机控制面板里的速度曲线时，也是直的阶梯形的，后来请教日本专家，他说机器设计时忽略了，而且也没办法去测定从一个速度转为另一个速度过渡的时间，因为电动机的反应很快，对于大件制品，影响甚微。Moldflow给出的推荐螺杆位置-速度曲线都是线性的，它是默认10段控制的，但我所见过的注塑机最多只有5段速度控制，至于新出的机器能够设定多少段我就不知道了，我想也不会超过10段吧，所以在此特别说明一下。本文为我个人的拙见，水平有限错差是在所难免的，故仅供参考，不对之处，还请各位朋友多多指教，共同交流，提高大家的应用水平。