一 前言

　　塑料產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到成型生產(chǎn)是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，它包括塑料制品設(shè)計(jì)、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具加工制造和模塑生產(chǎn)等幾個(gè)主要方面，它需要產(chǎn)品設(shè)計(jì)師、模具設(shè)計(jì)師、模具加工工藝師及熟練操作工人協(xié)同努力來完成，它是一個(gè)設(shè)計(jì)、修改、再設(shè)計(jì)的反復(fù)迭代、不斷優(yōu)化的過程。傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)、制造已越來越難以滿足市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的需要。計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用，正在各方面取代傳統(tǒng)的手工設(shè)計(jì)方式，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。計(jì)算機(jī)技術(shù)在注塑模中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾方面。

　　1、塑料制品及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　商品化三維CAD造型軟件如Pro/Engineer、UG、CATIA等為設(shè)計(jì)師提供了方便的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其強(qiáng)大的曲面造型和編輯修改功能以及逼真的顯示效果使設(shè)計(jì)者可以運(yùn)用自如地表現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)意圖，真正做到所想即所得，而且制品的質(zhì)量、體積等各種物理參數(shù)一并計(jì)算保存，為后續(xù)的模具設(shè)計(jì)和分析打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，這些軟件都有專門的注塑模具設(shè)計(jì)模塊，提供方便的模具分型面定義工具，使得復(fù)雜的成型零件都能自動(dòng)生成，而且標(biāo)準(zhǔn)模架庫、典型結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)零件庫品種齊全，調(diào)用簡(jiǎn)單，添加方便，這些功能大大縮短了模具設(shè)計(jì)時(shí)間。同時(shí)，還提供模具開合模運(yùn)動(dòng)仿真功能，這樣就保證了模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

　　2、注塑過程數(shù)值分析

　　運(yùn)用CAE軟件如MoldFlow模擬塑料熔體在模具模腔中的流動(dòng)、保壓、冷卻過程，對(duì)制品可能發(fā)生的翹曲進(jìn)行預(yù)測(cè)等，其結(jié)果對(duì)優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)和注塑工藝參數(shù)有著重要的指導(dǎo)意義，可提高一次試模的成功率。在下面的章節(jié)中將詳細(xì)討論。

　　3、數(shù)控加工

　　利用數(shù)控編程軟件可模擬刀具在三維曲面上的實(shí)時(shí)加工過程并顯示有關(guān)曲面的形狀數(shù)據(jù)，以保證加工過程的可靠性，同時(shí)還可自動(dòng)生成數(shù)控線切割指令、曲面的三軸、五軸數(shù)控銑削刀具軌跡等。

　　二 MoldFlow軟件的作用

　　MoldFlow軟件是美國(guó)MOLDFLOW公司的產(chǎn)品，該公司自1976年發(fā)行了世界上第一套塑料注塑成型流動(dòng)分析軟件以來，一直主導(dǎo)塑料成型CAE軟件市場(chǎng)。2000年4月，收購了另一個(gè)世界著名的塑料成型分析軟件C-MOLD。

　　MoldFlow軟件包括三部分：

　　MoldFlow Plastics Advisers(產(chǎn)品優(yōu)化顧問，簡(jiǎn)稱MPA)：塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)完產(chǎn)品后，運(yùn)用MPA軟件模擬分析，在很短的時(shí)間內(nèi)，就可以得到優(yōu)化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，并確認(rèn)產(chǎn)品表面質(zhì)量。

　　MoldFlow Plastics Insight(注塑成型模擬分析，簡(jiǎn)稱MPI)：對(duì)塑料產(chǎn)品和模具進(jìn)行深入分析的軟件包，它可以在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注塑過程進(jìn)行模擬分析，包括填充、保壓、冷卻、翹曲、纖維取向、結(jié)構(gòu)應(yīng)力和收縮，以及氣體輔助成型分析等，使模具設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段就找出未來產(chǎn)品可能出現(xiàn)的缺陷，提高一次試模的成功率。 2001年年底，MOLDFLOW公司發(fā)布了集MPI2.0與C-Mold 2000.7功能于一體的MPI3.0，現(xiàn)已升級(jí)到3.1版本，與MPI2.0相比，MPI3.1的模型準(zhǔn)備與分析在統(tǒng)一的界面下進(jìn)行，大大簡(jiǎn)化了操作步驟，而且分析結(jié)果更準(zhǔn)確。該軟件包在中國(guó)大陸廣泛使用，以后的講座，均以MPI3.1為準(zhǔn)。

　　MoldFlow Plastics Xpert(注塑成型過程控制專家，簡(jiǎn)稱MPX)：集軟硬件為一體的注塑成型品質(zhì)控制專家，可以直接與注塑機(jī)控制器相連，可進(jìn)行工藝優(yōu)化和質(zhì)量監(jiān)控，自動(dòng)優(yōu)化注塑周期、降低廢品率及監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程。

　　MoldFlow軟件在注塑模設(shè)計(jì)中的作用主要體現(xiàn)在以下幾方面。

　　1、優(yōu)化塑料制品

　　運(yùn)用MoldFlow軟件，可以得到制品的實(shí)際最小壁厚，優(yōu)化制品結(jié)構(gòu)，降低材料成本，縮短生產(chǎn)周期，保證制品能全部充滿。

　　2、優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)

　　運(yùn)用MoldFlow軟件，可以得到最佳的澆口數(shù)量與位置，合理的流道系統(tǒng)與冷卻系統(tǒng)，并對(duì)型腔尺寸、澆口尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)尺寸進(jìn)行優(yōu)化，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行試模、修模，大大提高模具質(zhì)量，減少修模次數(shù)。

　　3、優(yōu)化注塑工藝參數(shù)

　　運(yùn)用MoldFlow軟件，可以確定最佳的注射壓力、保壓壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時(shí)間、保壓時(shí)間和冷卻時(shí)間，以注塑出最佳的塑料制品。

　　三 MPI3.1軟件的主要模塊

　　1、模型輸入與修復(fù)

　　MPI3.1有三種分析方法：基于中心面的分析、基于表面的分析與三維分析。中心面既可運(yùn)用MPI軟件的造型功能完成，也可從其它CAD模型中抽取，再編輯;表面分析模型與三維分析模型直接讀取其它CAD模型，如快速成型格式(STL)、IGES、STEP、Pro/E模型、UG模型等。模型輸入后，軟件提供了多種修復(fù)工具，以生成既能得到準(zhǔn)確結(jié)果，又能減少分析時(shí)間的網(wǎng)格。

　　2、塑料材料與注塑機(jī)數(shù)據(jù)庫

　　材料數(shù)據(jù)庫包含了超過4000種塑料材料的詳細(xì)數(shù)據(jù)，注塑機(jī)數(shù)據(jù)庫包含了290種商用注塑機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，而且這兩個(gè)數(shù)據(jù)庫對(duì)用戶是完全開放的。

　　3、流動(dòng)分析

　　分析塑料在模具中的流動(dòng)，并且優(yōu)化模腔的布局、材料的選擇、填充和保壓的工藝參數(shù)。

　　4、冷卻分析

　　分析冷卻系統(tǒng)對(duì)流動(dòng)過程的影響，優(yōu)化冷卻管道的布局和工作條件，與流動(dòng)分析相結(jié)合，可以得到完美的動(dòng)態(tài)注塑過程。

　　5、翹曲分析

　　分析整個(gè)塑件的翹曲變形，包括線形、線形彎曲和非線形，同時(shí)指出產(chǎn)生翹曲的主要原因以及相應(yīng)的改進(jìn)措施。

　　6、纖維填充取向分析

　　塑件纖維取向?qū)Σ捎美w維化塑料的塑件性能(如拉伸強(qiáng)度)有重要影響。MPI軟件使用一系列集成的分析工具來優(yōu)化和預(yù)測(cè)整個(gè)注塑過程的纖維取向，使其分布合理，從而有效地提高該類塑件的性能。

　　7、優(yōu)化注塑工藝參數(shù)

　　根據(jù)給定的模具、注塑機(jī)、塑件材料等參數(shù)以及流動(dòng)分析結(jié)果自動(dòng)產(chǎn)生控制注塑機(jī)的填充保壓曲線，從而免除了在試模時(shí)對(duì)注塑機(jī)參數(shù)的反復(fù)調(diào)試。

　　8、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析

　　分析塑件在受外界載荷情況下的機(jī)械性能，在考慮注塑工藝的條件下，優(yōu)化塑件的強(qiáng)度和剛度。

　　9、確定合理的塑料收縮率

　　MPI3.1通過流動(dòng)分析結(jié)果確定合理的塑料收縮率，保證模腔的尺寸在允許的公差范圍內(nèi)，從而減少塑件廢品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　10、氣體輔助成型分析

　　模擬氣體輔助注射成型過程，對(duì)整個(gè)成型過程進(jìn)行優(yōu)化。

　　11、特殊注塑成型過程分析

　　MPI3.1可以模擬共注射、反應(yīng)注射、微芯片封裝等特殊的注射成型過程，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

　　四、小結(jié)

　　本文對(duì)MoldFlow軟件在塑料注塑成型過程中的作用及其整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，在以后的技術(shù)講座中將對(duì)它的各個(gè)模塊進(jìn)行詳細(xì)的介紹。