Moldflow真三维分析在注塑成型中的应用

             Moldflow大中国区   唐宇 

MPI/3D是Moldflow开发的注塑成型CAE分析全3D 求解器。它支持所有类型注塑零件的分析，特别是针对不符合传统薄壁设计的几何体也能够进行高效精确的模拟。MPI/3D 使您可以高效准确的分析厚壁以及厚度分布不均匀的实体塑料零件，如电子连接器、玩具和结构件等等。

近年来，随着产品概念设计的不断推陈出新，塑胶行业也在不断的面临接受着各种新产品所带来的新材料，新成型工艺的挑战。Moldflow Plastic Insight(MPI)因应行业的发展趋势不断的完善并保持着其全球领先的模拟求解器。对于MPI/3D就是一个典型的范例。在过去，由于受到成型工艺的限制，产品多是薄壳类型，厚度分布也比较均匀。传统的CAE技术采用中型层（Midplane）以及双层面(Fusion)模型来模拟是非常有效的。当针对厚壁产品以及厚度分布不均匀的产品时Moldflow特别推出MPI/3D求解器进行精确的模拟。时至今日MPI/3D的模拟技术已发展得相当完善，不仅对于传统的射出成型工艺，对于特殊的先进成型工艺的模拟技术，如：气体辅助注射成型，双色成型，Insert molding, IC芯片封装等等也是首屈一指的。

 MPI/3D的突出的分析能力首先应该归结为其先进的3D网格切分技术。塑胶的成型工艺有着其非常特别的一面：熔融塑胶是一种粘弹性流体并且在成型过程中有熔融态到凝固态的相态转变。这就使得在模拟塑胶射出成型过程中必须要注意到相应环节及过程参量的准确求解。凝固层的厚度变化是影响射出过程的一大要因。而凝固层的变化和产品在厚度方向的热传效率又是息息相关的。Moldflow MPI/3D独特的网格切分技术能够轻易的控制在产品厚度方向的网格分层切割，厚度方向细分的多层网格能够准确提取成型过程中厚度方向的热传状况及温度压力等关键参量，从而精确计算出整个产品的凝固时序。而这一独特的模拟技术目前只有Moldflow独到的真实全3D功能才能做到。

Moldflow三维解析除了拥有先进的三维网格技术，还有着其核心的科学的多种解算技术。MPI/3D在流动解析中采用耦合的求解方法精确提取温度场压力场等过程参量。同时在计算翘曲变形时采用网格的映射技术，巧妙的运用多种求解模式使MPI/3D能够在快速模拟出分析结果的同时还能保证最好的分析精准度。

MPI/3D第三个重要的特点是它的应用面非常广泛。通过MPI/3D解析可以准确预示产品成型中的问题点：如基于流动惯性效应的喷射现象、产品射出过程飞边的模拟、双射成型中的再熔现象以及基于流道系统的不平衡剪切热而导致的一模多穴的产品不平衡充胶……等等。总之，采用MPI/3D技术能够最完全﹑最快﹑最准确的模拟出产品的成型问题。

以下是一个运用MPI/3D进行解析的案例。所分析的产品 为一个淋浴喷头。通过产品切面图可看出，在喷头手柄部位的厚度非常厚，并且在圆形的头部区域产品的厚度是相对较薄的。如此产品，既是厚壁又是厚度分布严重不均匀的产品，所以，在实际产品的工艺评估

中，我们采用MPI/3D技术对产品的充模流动﹑冷却﹑变形进行模 拟。通过模拟发现 从产品的端部（较薄的

区域）进浇，充填模式比较均匀，可是有喷射现象。同时当我们在MPI/3D解析过程中把产品剖分开来就会发现由于进浇位置属于薄壁的区域，在成型保压及冷却过程，浇口部位会极大的早于手柄厚壁区凝固，这就使得

手柄区域的收缩变得非常 大，加上塑料本身是导热性较差的材料，在手柄部位的冷却也是需要相当长的时间，并且成型后

产品手柄部位的圆弧形造型已没有了。原因是这区域的大量明显收缩改变了产品的原有外型。一系列的产品成型品质问题通过MPI/3D的解析都清晰的展现出来，同时我们能够根据分析结果去寻找问题导致的原因并且尝试有效的改善方法来克服这些问题。为了使厚壁区域能够得到很好的保压效果曾考虑把进浇口放在厚壁的区域将是一个很有效的方法，但是手柄厚壁部位均为产

品的外观面，是不能放置进浇口的。综合以上分析的问题点及模具设计的可行性考量，我们最终选择 气体辅助射出成型工艺，亦即通过在手柄部位的气体穿透来减少及平均产品在此区域的厚度。结果，通过气辅工艺的采用，产品的的上述问题得到了完全解决，成型试模时一次性成功，大大缩短了产品的开发上市时间，为企业赢得了先机。