摘要:计算机辅助工程技术已经成为解决塑料产品开发、模具设计及产品加工中薄弱环节的有效途径。与传统模具设计相比，该技术无论在提高生产率、保证产品质量还是在降低成本等方面，都具有独特优越性。本文以汽车通风饰罩为例，介绍了Moldflow 软件在注塑成型中所起到的作用。
关键词:Moldflow；注塑成型；模具设计
Moldflow公司是一家专业从事塑料计算机辅助工程分析(CAE)的软件和咨询公司。Moldflow软件可以模拟整个注塑过程以及这一过程对注塑成型产品的影响。Moldflow 技术中融合了一整套设计原理，可以评价和优化组合整个过程，可以对塑料产品的设计、生产和质量进行优化。近几年，在汽车、家电、电子通讯、化工、日用品等领域得到了广泛应用。
目前，注塑行业面临的问题较多主要包括：试模过程复杂，时间较长；最佳成型工艺非常难以获得；注塑成型过程中工艺参数随时间的变化很难控制。从而导致生产率下降、产品质量不稳定、废品率高、成本上升、开发周期过长等问题。
1 Moldflow（MPA、MPI）技术的应用
Moldflow 的产品分析可以模拟塑料流动和保压、模具冷却和零件收缩和翘曲以及进行热塑料性注塑成型、气体辅助注塑成型、双色注塑成型、微孔发泡成型和注塑压缩成型过程。其它的模块可模拟反应注塑成型过程，包括热固性和橡胶注塑成型、反应注塑成型、结构化反应注塑成型、半导体封装和倒装晶片封装。Moldflow 分析技术能成功地应用于三组不同的生产过程：制品设计、模具设计、注塑成型。
首先，在制品设计过程中。制品设计者可采用Moldflow 流动分析解决设计中的相关问题：
(1)制品能全部注满吗？这一古老的问题仍为许多制品设计人员所关注，尤其是大型制件如盖子、容器、家具等制品的设计者。
(2)制件实际最小壁厚是多少？如能使用薄壁制件，就能大大降低制件的材料成本。减小壁厚还可大大降低制件的循环时间，从而提高生产效率，降低塑件生产成本。
(3)浇口位置合适吗？采用Moldflow分析可使产品设计者在设计时具有充分的选择浇口位置的余地，确保设计的审美特性。
其次， 模具设计和制造 Moldflow分析可在以下诸方面辅助设计者和制造者，以得到良好的模具设计：
(1)良好的充填形式。对于任何的注塑成型来说，最重要的是控制充填的方式，以使塑件的成型可靠、经济。单向充填是一种好的注塑方式，它可以提高塑件内部分子单向和稳定的取向性。这种填充形式有助于避免因不同的分子取向所导致的翘曲变形。
(2)最佳浇口位置与浇口数量。为了对充填方式进行控制，模具设计者必须选择能够实现这种控制的浇口位置和数量，Moldflow分析可使设计者有多种浇口位置的选择方案并对其影响作出评估。
(3)流道系统的优化设计。实际的模具设计往往要反复权衡各种因素，尽量使设计方案尽善尽美。通过流动分析，可以帮助设计者设计出压力平衡、温度平衡或者压力、温度均平衡的流道系统，还可对流道内剪切速率和摩擦热进行评估。如此，便可避免材料的降解和型腔内过高的熔体温度。
(4)冷却系统的优化设计。通过分析冷却系统对流动过程的影响，优化冷却管路的布局和工作条件，从而产生均匀的冷却并由此缩短成型周期，减少产品成型后的内应力。
(5)减小返修成本，提高模具一次试模成功的可能性是CAE分析的一大优点。反复地试模、修模要耗损大量的时间和金钱。此外，未经反复修模的模具，其寿命也较长。
另外，在注塑成型中注塑者渴望在制件成本、质量和可加工性方面得到 Moldflow 技术的帮助：
(1)更加宽广更加稳定的加工"裕度"。流动分析对熔体温度、模具温度和注射速度等主要注塑加工参数提出一个目标趋势。通过流动分析，注塑者便可评估出各个加工参数的正确值，并确定其变动范围。再会同模具设计者一起，即可以结合使用最经济的加工设备，确定最佳的模具方案。
(2)减小塑件应力和翘曲。选择最好的加工参数使塑件残余应力最小。残余应力通常使塑件在成型后出现翘曲变形，甚至发生失效。
(3)省料和减少过量充模。流道和型腔的设计采用平衡流动，有助于减少材料的使用和消除因局部过量注射所造成的翘曲变形。
(4)最小的流道尺寸和回用料成本。流动分析有助于选定最佳的流道尺寸。以减少浇道部分塑料的冷却时间，从而缩短整个注射成型的时间，以及减少变成回收料或者废料的浇道部分塑料的体积。
2 Moldflow 案例分析
2.1 汽车通风饰罩
采用气体辅助注射成型，要求确定出浇口、气口位置与数量，预测气体在气道中的穿透情况，以及工艺参数。
2.1.1 建模
Moldflow 通过图形接口直接读入CAD模型。模型及浇注系统如图 1 所示，浇注系统初始设计使用一个侧浇口，两个气口位置。
图2 熔体流动前峰推进图
图3 塑料表皮层比分布图
如图 3 所示，由4.27秒时的塑料表皮层比分布图可知此时型腔还没充满，气体开始注入，气体沿着加强筋均匀穿透（分布）；由4.91秒时的塑料表皮层比分布图可知，此时型腔已充满，开始保压，保压压力为气体压力；由14.42秒时的塑料表皮图可知，此时保压结束，气体停止注入，气体穿透率为3.83%。
通过 Moldflow 分析，可以确定出合理的浇口与气口位置，预测气体沿加强筋的穿透情况以及气体压力、锁模力等。