基于UG的注塑模設(shè)計(jì)研究

魏付芳

摘 要:模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)占有越來越重要的位置。針對傳統(tǒng)塑料模具設(shè)計(jì)精度低、制造周期長、成本高,對國內(nèi)外注塑模具工業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和注塑模設(shè)計(jì)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,利用UG軟件設(shè)計(jì)注塑模具,運(yùn)用分析軟件Moldflow對設(shè)計(jì)的注塑模具進(jìn)行溫度、壓力、填充性等分析,確定設(shè)計(jì)模型,縮短了模具的研發(fā)周期,提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力。

關(guān)鍵詞:注塑模具注塑成型模流分析

中圖分類號:TG24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0018-01

模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),塑料模具設(shè)計(jì)生產(chǎn)占有越來越重要的位置。對國內(nèi)外注塑模具工業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢和注塑模設(shè)計(jì)技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,利用UG軟件設(shè)計(jì)注塑模具,運(yùn)用分析軟件Moldflow對設(shè)計(jì)的注塑模具進(jìn)行分析,確定設(shè)計(jì)模型,縮短了模具的研發(fā)周期,提高了產(chǎn)品在市場上的競爭力。

1模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位

模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè),其中塑料模約占模具總數(shù)的35％,而且有繼續(xù)上升的趨勢。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志,它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

目前世界模具市場供不應(yīng)求,我國模具出口數(shù)量極少,但我國模具鉗工技術(shù)水平高,勞動成本低,只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備,提高模具加工質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,溝通外貿(mào)渠道,模具出口將會有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù),提高模具技術(shù)水平,對于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義。

2注塑模具設(shè)計(jì)的發(fā)展

傳統(tǒng)的注塑模具設(shè)計(jì)是以經(jīng)驗(yàn)為主,不斷試驗(yàn)總結(jié)的過程。主要依賴設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和工藝人員的技巧,設(shè)計(jì)合理與否只有通過試模才知道,制造的缺陷主要依靠反復(fù)修模來糾正。這不僅使模具設(shè)計(jì)制造周期增長,而且難以保證模具的質(zhì)量,設(shè)計(jì)加工成本高,這種傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)制造方法已不能滿足現(xiàn)代模具生產(chǎn)的需要。

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,為了提高塑料模具質(zhì)量,縮短模具設(shè)計(jì)、制造周期,在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中廣泛使用注塑模先進(jìn)技術(shù),從而徹底改變了傳統(tǒng)的注塑模設(shè)計(jì)與制造方式。

我國在這十多年中注塑模具工業(yè)雖然取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比仍有較大的差距。建立一套科學(xué)的模具注射工藝調(diào)試方法,引進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和模流分析到工藝調(diào)試,可以大大提高我國塑料制品質(zhì)量,延長模具壽命。

傳統(tǒng)的塑料模具設(shè)計(jì)流程如(圖1)所示,其產(chǎn)品開發(fā)按一定的順序進(jìn)行,其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,后面的工作就要重新開始,容易出現(xiàn)缺陷。基于UG的塑料模具設(shè)計(jì)與制造工藝流程如(圖2)所示。

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是順序進(jìn)行的,其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,后面的要一個個重新設(shè)計(jì)、計(jì)算、修改,設(shè)計(jì)周期長,生產(chǎn)效率低;而基于UG塑料模具設(shè)計(jì)流程,利用計(jì)算機(jī)先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù),對要修整的內(nèi)容可快速修改,下面環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)迅速,設(shè)計(jì)、修改周期短,生產(chǎn)效率高。

3模流分析軟件的應(yīng)用

Moldflow是對塑料產(chǎn)品和模具進(jìn)行深入分析的軟件包,它可以在計(jì)算機(jī)上對整個注塑過程進(jìn)行模擬分析,包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和收縮,以及氣體輔助成型分析等,使模具設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段就找出未來產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷,提高一次試模的成功率。

利用Moldflow進(jìn)行模擬分析,可減少試模、修模的次數(shù),縮短了模具設(shè)計(jì)與制造周期,保證制品完全填充;也可以優(yōu)化模具結(jié)構(gòu),得到最優(yōu)的澆口數(shù)量與位置、合理的流道系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng);并對型腔、澆口、流道、以及冷卻系統(tǒng)等尺寸進(jìn)行優(yōu)化;還可確定并優(yōu)化注塑工藝參數(shù)。

通過模流分析來改善模具設(shè)計(jì)上的問題,是塑料模模具設(shè)計(jì)中重要的一個步驟。例如:多模穴或是單一模穴,在設(shè)計(jì)分析上就需要考慮到射出機(jī)使用的壓力和噸數(shù)大小。模流分析軟件被用來處理關(guān)于射出成型前的模擬設(shè)計(jì)與分析,及時發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)上的潛在問題,并對所做的改進(jìn)可做進(jìn)一步分析驗(yàn)證。射出成型雖然可以設(shè)計(jì)復(fù)雜形狀的零件,但不當(dāng)?shù)哪＞咴O(shè)計(jì)卻可能導(dǎo)致成型過程中射料不易充填完整,或造成零件局部位置產(chǎn)生應(yīng)力集中等現(xiàn)象,并且不容易通過射出參數(shù)的調(diào)整來克服,同時也會影響制品良品率及尺寸等問題。產(chǎn)品能否順利成型,不僅與射出參數(shù)和充填結(jié)果有關(guān),模具的設(shè)計(jì)更是關(guān)鍵,因此在此次研究過程中采用了Moldflow模流分析軟件找出模具的較佳設(shè)計(jì),以節(jié)省試模后修改模具的時間。

注塑成型最重要的是控制塑料在模具中的流動方式,利用模流分析軟件MOLDFLOW可以模擬熔體在模具中的流動,可以預(yù)測和顯示熔體流動前沿的推進(jìn)方式、填充過程中的壓力和溫度變化、流動時間、氣穴和熔接痕的位置等,從而幫助工藝人員在試模前對可能出現(xiàn)的缺陷進(jìn)行預(yù)測,找出缺陷產(chǎn)生的原因并加以改進(jìn),提高一次試模的成功率。

注塑過程中的流動分析在國外已得到了普遍的應(yīng)用,它建立在計(jì)算機(jī)與CAD被廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上,其目的是預(yù)測塑料熔體注入模具型腔時的流動情況,從而判斷熔體流動給注塑件質(zhì)量帶來的影響。利用軟件來預(yù)計(jì)所設(shè)定注塑方案的壓力、溫度等的分布;利用預(yù)計(jì)的壓力、溫度等的分布來改善模具和塑料制品的設(shè)計(jì);對多個候選的注塑方案進(jìn)行比較優(yōu)化,選擇最佳方案。在市場經(jīng)濟(jì)條件下,產(chǎn)品的質(zhì)量與成本已成為企業(yè)生存發(fā)展的生命線,注塑成型模擬軟件可以輔助企業(yè)確立競爭優(yōu)勢。

結(jié)合注塑模具設(shè)計(jì)的先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)理論,對基于UG的注塑模具應(yīng)用進(jìn)行了研究。應(yīng)用Moldflow軟件對其進(jìn)行分析,確定加工方法。它縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期,提高了模具質(zhì)量,降低了模具設(shè)計(jì)與制造的成本,大大增加了產(chǎn)品在市場上的競爭力。