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基于HSCAE的手机外壳浇注有限元分析

发布于:2023-04-04 20:39
有限元分析

      在注射模具的设计过程中,浇注系统和冷却系统往往难以确定。传统的方法,凭着模具设计工程师自己的经验设计浇注系统,但是对于所设计的浇注系统能不能满足熔体充填的要求无法确定,导致最终试模成功率低。
      现有玩具手机外壳,对于其模具浇注系统确定较为困难。设计工程师结合自己的经验,给出了浇注系统的初步设计方案。现在,运用HSCAE软件对方案进行有限元分析,可以对塑件成型的效果做出准确的模拟,能看到所设计的浇注系统是否能够满足要求。
      首先在HSCAE软件网格管理器中,对玩具手机外壳进行网格划分修复,网格边长设为“1.72 mm”,经过,修复的网格图形如图所示,该网格图形质量较好,能满足有限元分析的要求。
      浇注系统是指连接注射机喷嘴到模具型腔的进料通道,一般包含浇口、分流道、主流道及冷料穴。浇注系统的设计对于塑件的成型影响很大,譬如塑件的熔接痕、翘曲变形等都和其有关联。
      该玩具手机外壳模具的型腔设置为一模两腔,浇口类型设置为侧浇口,确定浇注系统参数如下:
      浇口:截面为矩形,截面尺寸高为0.5 mm,宽为1.5mm,矩形的长为2mm。
      分流道:截面为圆形,直径为2 mm,长度为29mm。
      主流道:起始半径为3 mm,终止半径为1 mm,长度为55mm。
      冷却系统主要是在模具的型腔周围开设回路,然后通入冷却水,依靠水的循环带走型腔中熔体散发的热量,促进熔体的冷却成型,缩短成型周期。对于注塑模具,由于生产的大批量,生产周期对于生产效率影响很大,几乎所有的注塑模具都设置了冷却系统,但冷却系统对于塑件的质量有一定的影响,尤其是翘曲变形。对塑件的翘曲变形进行分析,需要设置好浇注系统。
      如图所示,分别在定模和动模各设置两个冷却回路,回路的直径为6 mm,回路弯头数为4个,回路长度为208mm。
      图可以看出,熔体通过浇注系统能够顺利填充满型腔,充填型腔的时间为0.14s。
      熔接痕是注塑件的一种线性痕迹,产生的原因主要是:熔体注射时,2股或2股以上料流相遇时,在其界面处未完全熔合而造成的痕迹。熔接痕一般情况下不可避免,只能尽量减少。玩具手机外壳较为复杂,采用侧浇口,熔体从侧面进料,浇注系统形式较为合适,产生的熔接痕较少,不影响塑件的表面质量,如图所示。
      气穴,通常发生在空气无法从排气孔或镶埋件的缝隙逃逸时,一般出现在最后填充的区域。假如这些区域的排气孔太小或者没有排气孔,就会造成气穴。
      消除气穴可以降低注射速度,改变充填模式,或者改变浇口位置、加大排气孔尺寸、加排气镶件等。对于玩具手机外壳塑件,采用侧浇口形式,气穴很少,说明浇口形式、位置设置得当。
      压力场表明在熔体充填型腔时压力的变化,包括注射压力和保压压力,注射压力的大小是由熔体注射成型时所遇到的阻力决定。玩具手机外壳塑件,如图7所示,可以看出注射充模及保压过程中的压力,最大为144 Mpa,最小为0 Mpa,选择的注射机压力能够满足要求。


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