基于Moldflow软件的指纹盒后盖面板的浇口分析及验证

左继红，刘丽丽

（1. 湖南铁道职业技术学院 机车车辆学院，湖南 株洲 412001；2. 湖南工业大学 机械工程学院，湖南 株洲 412001）

Moldflow软件可以生动直观地反映塑料流体的流动，从而解决产品成型问题［1-7］。在模具设计中，浇口形式在注塑模具浇注系统中非常重要，直接影响产品的成型。浇口形式有点浇口、侧浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、平缝式浇口、潜伏浇口等。传统的模具设计人员根据经验选择浇口形式，再根据产品的缺陷调整浇口类型，这样会增加产品的生产周期，提高生产成本［8-11］。本工作利用Moldflow软件对某款指纹盒后盖面板浇口方案进行流动和翘曲变形分析，根据产品特征，选用两种进胶方案（即点浇口和侧浇口）进行比较，根据Moldflow软件模拟结果选择最佳进胶方案，最后，用塑件实际成型证明Moldflow软件分析的可靠性。

1 塑件分析

指纹盒后盖面板形状见图1。所用材料为高密度聚乙烯，柔软而且有韧性，材料易变形，但指纹机和指纹盒装配对公差要求不高。本塑件主要外形尺寸为65 mm×35 mm，壁厚1 mm，边壁有一个半开放式螺孔，结构简单。

图1 指纹盒后盖面板形状Fig.1 Fingerprint box panel

2 Moldflow软件分析结果

2.1 网格划分及型腔布局

指纹盒后盖面板是薄壁，采用Moldflow软件对后盖面板进行流动及翘曲变形分析，塑件具有薄壁特征网格类型，选择双层面网格，网格创建在模型壁厚的中间处，网格模型匹配率高于85%，划分网格边长为1 mm，网格纵横比修复后小于6，无自由边、非交叠边及无交叉单元。

指纹盒后盖面板结构简单，设计为一模四腔中心对称。采用东芝机械有限公司的280T型注塑机，螺杆直径60 mm，最大行程330 mm，最大注射压力196 MPa，最大注射速率263 cm3/s。

2.2 浇口类型选择

从产品性质分析有两种方案。一种方案采取点浇口，即直接从产品上进胶，又称细水口进胶；另外一种方案采取侧边进胶，即在产品上设计一个进口，后期刮掉，又称大水口进胶。

2.3 充填流动分析

从图2可以看出：采用细水口进胶时，充填时间为1.286 0 s，虽然充填流动比较平衡，但是在远离浇口一侧有明显滞流及短射现象；采用大水口进胶时，充填时间为0.938 4 s，较细水口进浇的充填时间短，流动更加平衡，并且无滞流及短射现象。

图2 充填流动分析Fig.2 Filling flow analysis

2.4 注射压力分析

从图3a可以看出：采用细水口进胶，最大注射压力为137.50 MPa，型腔内的最大压力达93.15 MPa。型腔内压力超过80.00 MPa，产品易出现飞边现象，并且产品远离浇口位置处与浇口位置处压力差超过70.00 MPa，会造成保压困难。从图3b可以看出：采用大水口进胶，最大注射压力为104.20 MPa，远离浇口位置处与浇口位置处压力差不超过34.00 MPa，与细水口进胶相比，注射压力较小，比较有优势。

图3 注射压力分析Fig.3 Injection pressure analysis

2.5 熔接痕分析

从图4可以看出：采取细水口进胶，在浇口之间明显存在熔接痕，影响产品的外观，而采用大水口进胶，基本上没有出现熔接痕。

图4 熔接痕分析Fig.4 Weld line analysis

2.6 翘曲变形分析

从图5和图6可以看出：采用细水口进胶，x向、y向、z向翘曲变形量分别为2.212 0，1.208 0，5.587 0 mm；而采用大水口进胶，x向、y向、z向翘曲变形量分别降至0.880 2，1.005 0，0 mm，说明采用大水口进胶可以满足产品的功能要求。

图5 细水口进胶的翘曲变形分析Fig.5 Analysis on warpage of fine nozzle gating

图6 大水口进胶的翘曲变形分析Fig.6 Warpage analysis of large water inlet gating

3 塑件生产验证

从图7可以看出：采用细水口进胶生产的制品出现短射不成型，并且变形严重，Moldflow软件分析的细水口进胶产品参数也出现滞流及短射现象，并且翘曲变形填充也不平衡，Moldflow软件分析与实际产品相符；采用Moldflow软件进行大水口进胶后，制品流动平衡，无飞边，无滞流及短射，实际生产的产品翘曲变形量也较小，符合安装要求。

图7 实际成型制品Fig.7 Actual molded products

4 结论

a）指纹盒后盖是具有薄壁特征结构的塑件，结构简单，设计为一模四腔中心对称。

b）采用Moldflow软件对细水口进胶和大水口进胶两种方案进行对比，采用大水口进胶的充填时间短，注射压力小，几乎无熔接痕且翘曲变形量小。

c）实际生产过程中，设计了细水口进胶和大水口进胶两种方案，实际生产的制品表明，采用大水口进胶充填平衡，翘曲变形量小，符合安装要求，同时也验证了Moldflow软件分析的结果与实际产品成型一致，可以指导模具设计。