MoldFlow軟件在特殊注塑成型中的應用

1、MoldFlow軟件在特殊注塑成型中的應用Application of Special Injection with MoldFlow Software文勁松 麻向軍 （華南理工大學聚合物新型成型裝備國家工程中心SCUTMoldFlow高級技術應用培訓中心）一 前言MPI3.1除了能對傳統(tǒng)的注塑成型進行模擬分析外，還能對一些特殊的注塑成型過程進行模擬分析，如共注塑成型（Co-injection Molding）、壓注成型（Injection-Compression Molding）、反應注塑成型（Reaction Injection Molding）、微芯片封裝（Microchip Encap

2、sulation）、氣體輔助注塑成型（Gas-Assisted Injection Molding），其中，氣體輔助注塑成型將有專門的文章進行介紹，下面討論其它的注塑成型模擬分析。二 共注塑成型模擬分析共注塑成型是指用兩個或兩個以上注塑單元的注塑成型機，將不同的品種或不同色澤的塑料，同時或先后注入模具內(nèi)的成型方法，可生產(chǎn)多種色彩或多種塑料的復合制品。MPI/Co-Injection可以模擬先后注射成型過程。一般用于共注塑的注塑機有兩個料筒和一個公用的噴嘴。制品表面的塑料首先注射，由于噴泉效應，塑料熔體噴射到模腔壁，模壁的溫度遠低于熔體的凝固溫度，熔體迅速凝固，形成絕緣層，新的熔體沿著模壁流動，

3、直到覆蓋整個模腔表面。隨后注射制品內(nèi)部的塑料，最后再次注射表面塑料。在共注塑過程中，有兩個很難控制的工藝參數(shù)：1）兩種塑料的最優(yōu)混合比例。理論上，制品內(nèi)部塑料最大可占到制品體積的百分之六十七，但實際上很難到達，尤其是復雜制品，工程上內(nèi)部塑料可達到制品體積的百分之三十。2）兩種塑料注射轉(zhuǎn)換的時間控制點。由于模具設計不合理或者兩種塑料比例不合適，有可能使內(nèi)部塑料露出表面，尤其是最后填充的地方。MPI/Co-Injection根據(jù)兩種注射塑料的特性，預測它們在模腔中的分布，并給出兩種塑料的最佳混合比例以及注射時間控制點，分析結果包括：1） 兩種塑料在填充過程中，模腔中任一點在任一時間的體積百分比。2

4、） 兩種塑料在模腔中的分布情況。3） 內(nèi)部塑料在成型過程中厚度的變化情況。4） 兩種塑料在填充過程中，模腔中任一點在任一時間的質(zhì)量變化情況。5） 根據(jù)所選擇的分析流程不同，分析結果還包括流動分析結果、冷卻分析結果、翹曲分析結果以及應力分析結果等。三 壓注成型模擬分析壓注成型簡單地說就是首先把塑料注射到比制品尺寸大的模腔，然后通過壓縮使成型件達到制品的尺寸要求。采用這種成型方法生產(chǎn)的制品尺寸穩(wěn)定，殘余應力小，鎖模力小，特別適合于高精度、低殘余應力的制品，如光學零件。在壓注成型過程中，注射（包括填充和保壓）與壓縮既可同時進行，也可是先注射后壓縮。MPI/Injection Compression模

5、塊可以在以下方面幫助用戶：1） 最小的壓縮力；2） 最小的注射壓力；3） 使制品的收縮、變形、殘余應力最小。分析結果包括：1） 壓縮力；2） 壓板位移：壓板位移為成型結束時壓板位置與注射開始時壓板位置之差，它應與設定的壓板位移值相等（最大不超過設定值），制品最終尺寸等于制品設計尺寸與設定的壓板位移值之和減去壓板位移，如果成型件尺寸達不到制品尺寸的要求，可采用以下措施：減小設定的壓板位移量；減少壓板等待的時間；加大壓板移動速度；增加壓縮力；增加注射時間等。3） 壓板移動速度：在壓縮過程中，壓縮力在沒有達到預設的壓力之前，壓板在每個壓力增加段的移動速度一樣，壓力達到預設的壓力值，壓力不變，但移動速

6、度可能不恒定。4） 模腔體積：包括澆道的體積，隨著壓縮開始，模腔體積不斷減小。5） 根據(jù)所選擇的分析流程不同，分析結果還包括流動分析結果、冷卻分析結果、翹曲分析結果以及應力分析結果等。四 反應注塑成型模擬分析反應注塑成型是將兩種具有高化學活性的低相對分子質(zhì)量液體原料，在高壓下經(jīng)撞擊混合，然后注入密閉的模具內(nèi)，完成聚合、交聯(lián)、固化等化學反應并形成制品，具有物料混合效率高，節(jié)能，產(chǎn)品性能好，成本低等優(yōu)點，用于熱固性塑料注塑成型。反應注塑成型由于要產(chǎn)生化學反應，因而模具設計以及注塑工藝變得很復雜。如填充速度過慢會導致短射，填充過快又可能導致縮孔，模腔溫度不當或者制品壁厚不當可能導致成型性變差或制品燒

7、焦。MPI/Reactive Molding模塊可提供以下幫助：1） 模擬流動過程，優(yōu)化制品設計與澆口位置；2） 確定正確的注塑壓力與鎖模力；3） 填充過程中，模腔任一點在任一時間的注射壓力；4） 填充過程中，模腔任一點溫度隨時間變化情況；5） 判斷是否短射；6） 預測融合紋與縮孔；7） 提供超過50種可反應注塑成型的材料。五 微芯片封裝模擬分析微芯片封裝采用活性樹脂，除了起保護作用外，還能提高散熱性和導電性。MPI/Microchip Encapsulation模塊主要模擬封裝過程，提供最佳的工藝，如模具溫度、填充時間、螺桿速度曲線、固化時間等，以及封裝形式設計、導腳與導線布置。該工藝在大陸

8、還極少使用，本文不作詳細介紹，有興趣的讀者可閱讀軟件的在線幫助。六 分析前的準備與流動、冷卻、翹曲分析一樣，以上分析要作以下準備工作：1） 模型準備。除了微芯片封裝可采用中心面或表面模型外，其它的分析只能采用中心面模型；2） 網(wǎng)格質(zhì)量與流動等分析相同；3） 設定分析流程；4） 選擇材料；5） 設置澆口；6） 設置工藝參數(shù)。七 分析實例圖1是共注塑成型例子，圖2是壓注成型例子，圖3是反應注塑成型例子，圖4是微芯片封裝例子。 圖1 共注塑成型分析 圖2 壓注成型分析 圖3 反應注塑成型分析 圖4 微芯片封裝分析八 結束語本文簡單介紹了MPI3.1在共注塑成型、壓注成型、反應注塑成型和微芯片封裝中的應用。MPI3.1是一個功能非常強大的軟件包，包括了幾乎所有的注塑成型方法，本次講座只是起了一個拋