基于moldflow筆記本頂蓋的模流分析

李笑笑，黃建輝，甘芳芳，黃靖雯

（桂林理工大學(xué)機械與控制學(xué)院，廣西 桂林541004）

塑料是筆記本外殼的主要材料，筆記本的外殼要承擔著保護筆記本電腦的作用以及具有良好的散熱性能，除此之外還要把產(chǎn)品做得輕便，以便攜帶。目前，筆記本電腦基本上都考慮用塑料材料來成型筆記本的外殼，本文以某筆記本頂蓋為研究對象，運用Moldflow軟件對其進行流動、冷卻、翹曲的模流分析并對結(jié)果評估，再通過不同的方案對比，優(yōu)化工藝參數(shù)，使筆記本頂蓋得到很好的成形，為實際生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 筆記本頂蓋以及材料

華碩筆記本外殼（見圖1）的外形尺寸復(fù)雜（該產(chǎn)品尺寸適中，長度為390 mm，寬度為267 mm，其中有圓柱、倒扣、凸臺、凹槽等復(fù)雜的細節(jié)特征。不均勻壁厚，最大的壁厚是3 mm，最小的壁厚有0.75 mm，塑件材料為PC+ABS）。

圖1 澆口設(shè)置方案圖

2 模流分析

根據(jù)軟件的成型窗口分析得出推薦工藝最大注塑壓力180 MPa、模具溫度95℃、熔體溫度360℃、注塑時間0.7 347 s，開模時間為5 s，頂出溫度為137℃，速度/壓力切換為填充體積的99%，不考慮模具熱膨脹。

2.1澆口位置設(shè)計分析

筆記本外殼的注塑的澆口選取了四個方案進行分析對比，澆口個數(shù)分別是4，6，6，8澆口方案圖如圖2所示。

圖2 澆口設(shè)置方案圖

2.1.1填充時間分析

圖3所示為熔體填充時間，各個方案的填充時間分別為 0.7 355 s，0.6 311 s，0.6 379 s，1.472 s，均沒有出現(xiàn)短射、遲滯現(xiàn)。方案2填充時間最短。

圖3 填充時間分布

2.1.2流動前沿溫度分析

材料在型腔內(nèi)流動時的溫度即為熔體的流動前沿溫度，由于模具型腔在開始時沒有熔體填充，溫度比較低，剛注塑進入型腔的熔體溫度帶動整個型腔的溫度變化，因此模具內(nèi)的溫度一冷一熱的變化就形成了溫度差（流動前沿溫度），這樣的溫度差不能太大，流動前沿的溫度變化過大會導(dǎo)致塑件在成型后出現(xiàn)產(chǎn)品起翹等缺陷的產(chǎn)生。一般的溫度變化在20℃之內(nèi)是可以接受的。各個方案的溫度差為10.6℃，4℃，6.7℃，5℃，方案2溫度差最少。如圖4所示。

圖4 流動前沿溫度分布

2.1.3氣穴分析

塑料熔體在型腔內(nèi)流動由于塑料材料熔體的冷卻收縮或者模具內(nèi)熱外冷的溫度變化都會使得模具內(nèi)和熔體流動時產(chǎn)生氣體，模具型腔內(nèi)的空氣和水分在模具內(nèi)的高溫度下就會生成一些低分子的揮發(fā)性氣體，而這些在型腔內(nèi)的氣體不能及時的排出時便會產(chǎn)生氣穴，氣穴不僅影響著塑件表面的質(zhì)量和美觀度，嚴重的氣穴甚至?xí)?dǎo)致塑件的表面被燒焦等缺陷的產(chǎn)生。氣穴過多不僅影響到塑件的表面外觀，過多的氣穴還會影響到塑件的強度，因此在選擇最佳的方案時要選擇氣穴產(chǎn)生最少的方案最佳。各個方案的氣穴分析圖如圖5所示。

從圖看出，方案2的氣穴數(shù)最少，在選擇成型件氣穴的排布上盡量選擇氣穴排布在邊緣的方案有利于氣體的排出，排布在模具中間的氣穴可以在模具增設(shè)排氣孔，氣穴分布在分型面上和在頂桿出的位置也能順利排出氣體。

圖5 各個方案的氣穴分析圖

2.1.4翹曲變形分析

塑件翹曲的類型按照形狀可分為拱形和馬鞍形翹曲，其產(chǎn)生的原因主要是熔體流動性的差異和型腔內(nèi)壓力的差異以及不均勻的冷縮造成的。塑件的起翹不僅影響到產(chǎn)品的外觀，還影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、使用要求等，比較嚴重的起翹變形根本不能滿足客戶對產(chǎn)品的要求。在檢測分析時，可以在軟件中對分析的結(jié)果調(diào)節(jié)比例因子，將對比結(jié)果放大數(shù)倍后更有利于對比分析得出結(jié)果。塑件起翹的對比圖如圖6所示。從圖中看出方案2翹曲變形量最少，故此方案注塑成型為最佳。

圖6 翹曲分布

從數(shù)據(jù)上得出結(jié)論方案2的澆注系統(tǒng)最為合適，故采用第二套方案接著分析冷卻系統(tǒng)。

2.2冷卻水路的建立與分析

采用方案2進行流道的構(gòu)建（圖7），采用了4套冷卻水路進行分析對比，其中采用了8 mm和10 mm兩種冷卻水管直徑大小。水路設(shè)置方案如圖8所示。其中管道的熱傳導(dǎo)系數(shù)為1，管道的粗糙度為0.05，各個方案不同的除了管道的形狀布置外還有管道的直徑，分別為8 mm和10 mm的冷卻水路。

圖7 最佳澆筑方案

圖8 冷卻水路分布圖

通過冷卻水路的分析得出，方案1進出水口最大溫差為2℃，溫差值較小，達到了塑件冷卻要求，不會造成冷卻不均。綜合考慮冷卻水路方案1最為合適。

3 結(jié)束語

運用Moldflow對筆記本頂蓋注塑成型過程進行了模擬分析，建立四個澆口方案通過填充時間、流動前沿溫度、熔接痕分析、氣穴、翹曲分析對比后獲得最佳的澆口位置，然后通過四個方案的對比得出最佳的冷卻水路方案。分析結(jié)果表明填充、冷卻效果良好無明顯的注塑缺陷。