成熟的CAE气辅分析可以解决这两个方面的问题,通过在计算机上完成气辅注塑的仿真过程,预测熔体及气体在型腔内的流动及穿透情况,优化产品和模具设计,改进气道的布局、尺寸,优化成型工艺参数,可以大大提高气辅模具开发的可靠性。 下面是29英寸电视机前壳气辅模具的CAE模拟分析实例:分析用料:BASF 466I;进气方式:喷嘴进气;气道截面形式如下图所示。
工艺参数:模具温度:50℃;熔体温度:230℃;注射时间:3 s;冷却时间:20 s;注入熔体体积:98%;进气延迟时间:0.5 s;气体压力控制曲线如下图所示。

气体穿透效果如图4和图5所示。

图4气体穿透情况(1)
图5气体穿透情况(2)
从上面的分析结果图中可以看到,经过科学的CAE模拟分析,确定了合理的气道布局和气辅工艺参数,气道沿着料流方向均衡地配置到整个制件上,气体能够有效地穿透到气道的末端,充分起到保压作用,对于解决制件表面缩痕问题,提高制件的表面质量起到显著的作用。后期的试模情况也充分验证了这一结果。
3.产品调整满足流动平衡或设计需要 对于一些模具,其浇口位置只能限定在一定区域内,如采用直浇口的电视机后壳,其浇口只能放在制件背面正中贴标签的方框中,不能放在其它位置。而这种情况下可能无法保证料流平衡,为了解决这一点,通常需要对产品局部的形状和壁厚进行调整。例如在充填比较快的方向上减壁厚或设置阻流槽,在充填比较慢的方向增加壁厚或减少部分散热孔等,最终的目的就是达到均衡充填。下面是一个液晶电视后壳的例子,采用位置固定的直浇口,两侧流动平衡性差异较大,通过调整局部壁厚,达到了流动平衡。

图6 初试方案的充填情况
初试方案的充填情况如图6所示,可以看出两侧流动平衡性差异较大,右侧充填较慢。根据右侧充填较慢的情况,将下图所示的黑线内部区域壁厚增加0.3mm,起到引流作用。壁厚调整后的流动情况如图8所示。可以看出,整个制件的流动平衡性明显改善,两侧基本同步充填。
4.预测、改善注塑缺陷 在注塑过程中可能出现的缺陷有多种,和浇注系统布局关系比较大的有熔接痕、困气、缩凹和翘曲等,这些缺陷都可以通过CAE分析来改善。

图7 壁厚局部调整、引流
图8 壁厚调整后的充填情况
熔接痕是熔体流动前锋汇合后在制件表面形成的细线状的印痕,它不仅影响塑件的外观,也降低制件的强度。但由于大部分的模具都有多个浇口,而且制件上也会有各类形状的孔,因此熔接痕的产生是不可避免的,只能通过修改浇注系统或调整壁厚使熔接痕减少、减轻或处于相对不重要的区域,减少对塑件外观或强度的影响。例如电视机前壳熔接痕不能位于四个角,因为那是固定显象管受力最大的地方,可以设法使其处于两侧的喇叭窗网孔区域,而电视机后壳则可以设法使其处于散热孔或装饰条纹区域。 困气是由于熔体流动前锋汇合后,中间包围的空气无法排出而形成的,它会造成烧焦、短射或表面斑纹等缺陷。对于困气,可以通过调整浇注系统、制件局部壁厚等措施,将空气赶到分型面或其他易于排出的地方,通过排气槽将其排到模具之外。如果无法达到这一点,则可以通过分析准确预测困气的位置,在对应的部位加设排气镶件,达到排气效果。
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