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1、第15卷第4期中国塑料Vol.15,No.42001年4月CHINAPLASTICSApr.,2001网络柜机前面板注射成型的CAE优化1221周华民,杨晓志,燕立唐,李德群(11华中科技大学模具技术国家重点实验室,湖北武汉430074;21青岛海尔模具有限公司,山东青岛266101)摘要:应用国产三维流动模拟软件HSCAE3DRF对海尔空调前面板的注射模具结构及工艺进行优化。通过几种方案的分析比较,获得了比较满意的成型效果。关键词:塑料;注射成型;CAE;优化设计+中图分类号:TQ320.662文献标识码:
2、B文章编号:1001O9278(2001)04O0083O03塑料注射成型CAE软件的发展十分迅速,它全面(β一般取为0)提升模具设计水准的显著效果正逐渐为模具界所认对于本制件所选用的两种材料ABS300和ABS透[1]识,但目前的流动模拟软件都是基于“中性层”模型明,先用毛细管流变仪测定其流变数据,再利用(所谓中性层是假想的位于模具型腔和型芯中间的层HSCAE3DRF提供的FITTER模块对这些数据进行[2]处理与拟合,获得CAE分析中粘度模型的参数:面)。这种型腔模型的CAE软件在实际应用中具有很大的局限
3、性,这主要是因为:(1)独立开发的CAE系ABS300:B=4.0386E-01,Tb=4.9661E+03,统造型功能往往很差,依据模腔的CAD模型自动生成Tau=1.7162E+04,n=0.3478中性层模型又十分困难,这极大地妨碍了CAE软件的ABS透明:B=3.1961E-05,Tb=1.0022E+04,推广和普及;(2)由于CAD、CAE软件的模型不统一,Tau=1.355E+03,n=0.5664二次建模不可避免,设计效率因此大打折扣,CAD、2CAE分析及优化CAE的集成也不可能实现。最近,
4、华中科技大学模具技术国家重点实验室成功开发了基于实体模型的三维211初始方案分析真实感流动模拟软件HSCAE3DRF,该软件可直接分制件如图1所示,材料选用ABS透明,体积约11363析由模具设计CAD系统产生的模腔/产品实体模型,×10mm,外形尺寸853mm×500mm×130mm,平避免了中性层建模,使用十分方便。海尔模具有限公均壁厚218mm。初始方案为在制件中间部位分布1司利用该软件,对海尔空调网络柜机前面板进行了流个浇口(图1中A处),注射时间为212s,注射温度为动分析与优化设计,取得了良好的效
5、果。240℃,不采用分级注射。对初始方案进行模拟分析,从流动前沿的动态显示可以看出,熔体最后充填位置1材料流变数据为B处(如图1所示),所需的注射压力达13011MPa,超出了选定注射机的许可注射压力,可能会出现注射塑料材料的流变参数对注射成型有重要影响,不同的性能参数将导致完全不同的模拟结果。同时,塑料材料的流变性又因品种、牌号、生产厂家的不同、甚至批次不同而差异较大。因此,获得所用材料的准确的流变参数是使用CAE软件的前提条件。在流动模拟中,流变参数主要是确定聚合物的粘度(η)与熔体压·力(P)、温度(T
6、)、剪切速率(γ)之间的关系,其数学模型为:η0T/T+βPη=·,η0=Beb(1+ηγ3)1-n0/τ3式中n,τ,Tb,B,β———与材料相关的5个参数图1初始方案及其流动前沿图收稿日期:2001O01O03·84·网络柜机前面板注射成型的CAE优化不足的情况。另外,软件还显示图中B处有熔接纹(见图中黑线),实物显示确实如此,且熔接纹十分明显。212方案优化分析针对所需的注射压力过大的问题,改用另一种ABS材料(ABS300)进行试验,其它条件不变,CAE分析发现所需的注射压力下降,为9416MPa。由
7、此可见,材料参数对CAE软件的重要性,同时也验证了上一节所述的塑料材料的流变性因品种、牌号、生产厂家及批次不同而差异较大的观点。在改变材料的基础上,将浇口的设置由1个改为3图3分级注射速度-注射体积图个(见图2A),再次分析软件显示所需注射压力为5518通过上述的对比分析,很容易看出最后一个方案MPa,B处的熔接纹仍然存在。但实物显示此处的熔接有利于成型充模,遂采用此方案试模,取得成功。该方纹虽仍存在却已不很明显,这主要是因为在初始方案案的流动前沿与压力分布见图2、图4。中熔接纹的形成位置在熔体的最后充填位置
8、,因此压力、温度较低,熔体到达时间也最迟,不利于聚合物分子链的熔合、扩散、缠结和局部应力的松弛;而改变浇口后,熔接纹位置离浇口近,因此压力、温度高,熔体到达时间早,有利于聚合物分子链的熔合、扩散、缠结和局部应力的松弛。压力的显著下降是因为改变浇口缩短了熔体的流动长度,提高了制品结构的可充填性。图4优化方案的压力分布图3结束语利用CAE软件能够比较准确地对注射成型进行模拟分析,可以解决实际生产中的难题
