非对称一模两腔注塑模浇注系统平衡优化

作者：金丹

来源：《时代汽车》 2017年第21期

摘要：利用CAE分析技术，以盖板和透镜两独立零件为研究对象，运用Moldfolw软件对组合型腔的填充过程进行了分析，查看了浇注系统的不平衡程度。依据对初步方案进行填充分析的结果，了解了初步方案的不平衡状况，并就此结果对初步的浇注系统设计方案进行了平衡分析，并得到了优化后的设计方案，从最终结果可以看出，腔体内的熔体流道的不平衡得到了明显的改善，两侧型腔内的压力差也有明显降低，为获得质量可靠的产品打下了基础。

关键词：浇注系统；非对称；CAE分析；平衡优化

非对称一模两腔注塑模是指将两个独立的产品在同一模具中进行布局设计。而在多模腔设计，通常是采用单个产品进行对称布局，从而实现一模两腔或者一模多腔的设计，加快生成效率。而对于不同的独立产品，由于结构的不对称性，使得熔体在型腔内流动不平衡，从而导致产品出现质量缺陷。

本文研究重点在于解决产品结构非对称性导致的填充过程的不平衡。针对该问题，利用

CAE分析技术，通过Moldflow软件对模具填充过程进行模拟，分析出了浇注系统的不平衡程度，并且对流道进行了平衡优化，得到了一个流道平衡性比较理想的设计方案。

1塑件结构分析

盖板和透镜的结构分别如图1和图2所示，两产品均采用PC材料制成，PC材料透明无色，并具有较好的韧性和强度。其中，盖板为薄壁类零件，其总长度约为230mm，壁厚约为1.5mm，最大宽度约为40mm，总体积约为12967mm3，塑件的整体尺寸不大但结构也较为复杂。在塑件的外壁有多个凸起的小圆台，并且有侧槽。透镜为曲面零件，其结构较简单，总体积约为

9257mm3，最大长度约为75mm，最大宽度约为45mm，厚度约为2.5mm，虽然塑件整体结构简单，但是塑件为外观件，要求具有较好精度，且表面光洁，无缩孔、飞边及毛刺。

2模型的前处理及浇口位置分析

初步确定产品的型腔布局和分型面后，对其进行网格划分，并对网格缺陷进行修复，使其达到分析要求。

首先确定工艺参数，两塑件均采用PC材料制成，其熔体温度范围设置为250。C，模具表面温度设置为700C，设置分析方案为浇口位置分析，对两塑件的浇口位置进行独立分析，浇口匹配性结果如图3和图4所示，两塑件的最佳浇口位置基本位于塑件中心附近。

3初步的浇注系统设计方案

组合型腔的初步设计方案如图5所示，其中浇口类型为侧浇口，主流道上端直径为3.5mm、下端直径为5mm，分流道直径为5mm。

4初步方案的充填分析

在初步浇注系统方案确定以后，需要对初步浇注系统方案进行填充分析。

在分析完成之后，重点查看充填时间和速度压力切换时的压力两项结果，其内容如下：

4.1充填时间

熔体在流道内的流动是否平衡可以由充填时间反映出来，当左右两个型腔同时充满时，平衡性最好，如图6所示，其中透镜在0.8528s完成充填，而盖板在1.706s完成充填，其时间差为0.8532s，如此大的时间差会导致左右两侧型腔内的压力不平衡，从而使塑件产生缺陷。

4.2速度，压力切换时的压力

如图7所示，在速度／压力切换时，最大压力位置是浇口位置，其最大压力达到了167MPa，由于右侧透镜在0.85s左右就被充满，从而导致在接下来的充填过程中，右侧型腔一直处于保压状态，这种过度的保压会使塑件产生缺陷。

经过对浇注系统初步设计方案进行分析之后，将分析结果进行总结：

(1)左右两侧型腔被充满的时间差较大，熔点流动不平衡，左侧盖板的型腔充满时间为

1.706s，而右侧透镜的型腔充满时间为0.8528s，其时间差为0.8532s，希望对初步方案进行优化，将不平衡导致的时间差控制在0.5s以内。

(2)在速度／压力切换时，左侧盖板的型腔内的压力约为83.48MPa，右侧透镜的型腔内的压力约为125.2MPa，希望对初步方案进行优化，将左右两侧压力差控制在lOMPa以内。

5初步方案的优化设计

设定好分析模型后，将分析序列设置为流道平衡，并对工艺参数进行设置。在完成了工艺参数的设置之后，即可进行分析计算。

分析计算完成之后，在分析结果中，包括两个内容，分别是流道结构及尺寸的优化结果和填充分析结果，分析结果如下：

5.1 优化后的浇注系统结构及流道尺寸

优化后的组合型腔浇注系统如图8所示，其中左侧型腔改为双浇口，主流道尺寸没有变化，下端直径为5mm。分流道的三个部分尺寸分别为：连通左侧盖板型腔的部分直径为5mm，中间部分直径为5mm，连通右侧透镜型腔的部分直径为3.8mm。

5.2填充分析结果

充填时间分析结果如图9所示，经过流道平衡优化后，结果在充填时间上是比较理想的，其中左侧盖板在1.534s完成充填，右侧透镜在1.150s完成充填，不平衡导致的时间差仅为0.384s，流动的不平衡性得到了明显的改善。

V/P切换点腔内压力分布如图10所示，V/P切换点浇口位置的压力为162.8MPa，相对优化前有小幅下降，左右两腔的压力分布有明显改善，均处于在81.4MPa左右，具有良好的平衡性。

6结语

针对非对称一模两腔注塑模，本文利用Moldflow对浇注系统进行优化分析，针对型腔布局不对称导致熔体的流动不平衡问题，提供了一套解决方案。在对初步方案进行优化后，左右两个型腔内的熔体流动的不平衡和压力分布不平衡的问题得到了明显改善，从结果可以看出流道的平衡优化是比较理想的，对后续模具设计及生产起到了重要的参考和指导作用。

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