内容发布更新时间 : 2024/12/23 11:07:50星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于Moldflow的手机电池盖浇口位置选择

於孝朋*1，汪建利2，陶锋1

(1.安徽工程大学 机械与汽车工程学院,安徽 芜湖 241000；2.黄山学院 化学系,安徽 黄山 245041）

摘要：本文首先对手机电池盖的结构进行分析，选择了两种浇口位置，并据此设计了两种浇注系统。然后采用Moldflow软件分别从充填时间、流动前沿处温度、体积收缩率等方面对这两种浇注系统进行注塑成型分析和比较，最终确定了最佳浇注方案和最佳浇口位置。

关键词：手机电池盖，Moldflow，浇口位置

Selection of the ingate location for the battery cover of mobile

phone based on the Moldflow

Yu Xiaopeng*1, Wang Jianli2 ,Tao Feng1

(1. School of Mechanical and Automobile Engineering, Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, China; 2.Chemical Department, Huangshan University, Huangshan 245041, China)

Abstract:The artical firstly analyzes the structure of the battery cover of mobile phone and two plans of ingate location are selected. Two gating systems are designed according to the two plans of ingate location. Then the analysis and comparison of the injection molding process of the two gating systems are carried out from several respects such as filling time, the temperature of flow front, volume shrinkage rate and so on using the Moldflow and finally the best gating system and the best ingate location are determined.

Keywords:the battery cover of mobile phone; Moldflow; ingate location

1 前言

CAD/CAM/CAE技术是当前注塑模具设计的主流技术之一。其中注塑CAE技术可以通过对注塑成型过程的模拟分析来预测塑件可能出现的缺陷，从而在可能存在的几种注塑方案中选择最佳方案，为模具设计和产品成型过程的控制提供依据，从而获得高质量的最终产品[1]。浇口位置的选择非常重要，直接影响到塑件在注塑过程中的充填行为、收缩行为、翘曲变形以及塑件的最终尺寸、机械性能水平和表面质量等[2]。例如当浇口位置选择不当而产生的熔接痕将降低塑件的强度[2]。注塑CAE技术的采用能为浇口位置的选择带来了很大的方便，便于高效地设计出优质模具，从而注塑出优质塑件。

Moldflow公司自1976年推出第一款Moldflow软件以来，一直主导着注塑CAE软件市场[3]。Moldflow软件主要由三部分组成：MPA（产品优化顾问）、MPI（注塑成型模拟分析）和MPX（注塑成型过程控制专家）。其中MPI模块功能非常强大,可以对模具的浇注系统、冷却系统、注塑工艺参数等进行分析和优化[4]。目前Moldflow软件已被广泛运用于模具设计，如赵龙志等运用Moldflow软件优化设计了汽车仪表板右盖板支架的浇口位置，从而优化了模具设计[5]。

本文运用注塑模拟分析软件Moldflow6.1对手机电池盖注塑成型过程进行模

拟分析，通过充填时间、流动前沿处温度、顶出时的体积收缩率等进行比较分析来选择手机电池盖的最佳浇口位置。

2 手机电池盖最佳浇口位置的选择

本文的手机电池盖材料选择PC+ABS，制造商为UMG ABS Ltd，牌号为UMG Alloy FC-30A；注塑机选择BA 1300/400 BK型号。Moldflow6.1软件根据这个材料推荐的工艺参数为：模具表面温度70OC，熔体温度250 OC，顶出温度110 OC,最大剪切应力0.28MPa。塑件平均厚度为1.5mm。塑件要求内外表面光滑，采用一模两腔注塑成型，单浇口进浇。塑件用UG软件建立的三维模型如图1所示:

图1 手机电池盖三维模型

2.1 数据转换

三维造型软件和CAE软件常用的数据转换格式为stl格式和igs格式。igs格式转换时源档特征丢失很严重；而stl格式转换时却很少丢失源档特征，便于网格划分 [6]。本文采用stl格式作为转换格式，输出类型为二进制，三角形公差为0.08，相邻公差为0.08。 2.2 网格划分和修复

Moldflow软件的网格类型分为中面网格、表面网格和实体网格[7]。中面网格一般用于很薄的模型；表面网格能对薄壳模型进行更加具体的分析；实体网格能精确地进行模拟分析，但网格划分难度较大。本文的塑件很薄，为了获得较好的网格效果以及较精确的模拟分析，采用表面网格来对模型进行有限元网格划分。

合理的表面网格要求：连通区域为1，自由边个数为0，交叉边个数为0，配向不正确的单元个数为0，相交单元个数为0，完全重叠单元个数为0，网格匹配率必须>50%，最大纵横比<20，平均纵横比应≤6[8]。本文先用自动划分命令划分网格，然后通过网格统计查看网格是否满足要求，并用网格诊断和网格修复命令来检查和修复了网格。图2是模型网格划分图形，具体的网格信息如下：三角形单元3436个，节点1720个，网格体积为4.1617 cm3，网格面积为72.8693 cm2，柱体0个，连通区域为1，自由边0个，共用边5154个，交叉边0个，配向不正确单元0个，相交单元0个，完全重叠单元0个，三角形最小纵横比为1.157，最大纵横比为11.731，平均纵横比为1.94，网格匹配率为90.2%。网格满足要求，网格合理。

图2 模型网格划分

2.3 两种浇注方案

浇口也称进料口，是连接分流道与型腔的熔体通道，浇口的位置选择恰当与否直接关系到塑件能否被完好高质量地注射成型。选择浇口时，要根据塑件结构和成型质量要求以及塑料工艺特性等综合考虑[9]。材料选择PC+ABS，注塑机选择BA 1300/400 BK型号。输入软件根据选择的材料所推荐的工艺参数：模具表面温度70OC，熔体温度250 OC，顶出温度110 OC,最大剪切应力0.28MPa。在“设置分析顺序”中选择浇口位置,双击“立即分析”命令。得出的最佳浇口位置如图3所示：

图3 最佳浇口位置

从图上可以看出，模型中的最佳浇口位置是图中标识所指的深色部分。然而手机电池盖塑件要求内外表面光滑，为了获得良好的表面质量，只能把浇口设置在侧边。侧边选择的浇口如图4。

图4 浇口位置

图4中γ面为分型面；边1，2，3(三个边都不含拐角)为分型面上三个外侧边；节点Ⅰ、Ⅱ分别为边1和边3的中间节点。本文模腔布局采用一模两腔，为了塑件表面质量和便于浇注，浇口开设在分型面γ上。因为塑件属于对称件，则