CN117087102A - 一种框形产品实现注塑流动平衡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及塑胶注塑成型技术领域，具体是一种框形产品实现注塑流动平衡的方法，具体方法如下：S1.在产品边框上设置流道系统，一个热流道对应四个冷浇口，在框形产品的短边框设置一个热流道和四个冷浇口，在框形产品长边框分别设置两个热流道和八个冷浇口；S2.对设计好的产品和流道系统进行模拟分析，获取每一条产品边框的注塑填充状况及所需压力的分布状况；S3.根据步骤S2的注塑填充状况和所需压力的分布状况对流道系统的浇口、流道尺寸及位置进行调整。发明的有益效果：通过基于实际类似产品的成型工艺数据库，模拟出与实际生产相吻合的结果，避免了产品的品质问题，减少了修改模的时间，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及塑胶注塑成型技术领域，具体是一种框形产品实现注塑流动平衡的方法。
背景技术
在注塑生产中，框形产品通常由几种不同形状的条状边框组合而成，如果每条边框的填充不是同时完成，则有可能导致产品先完成填充的区域，出现填充过饱产生飞边，或因产品上各边框未同时完成填充，而导致各边框收缩差异大，使产品出现扭曲变形等问题。因此在注塑成型前,需要通过设计合理的流道系统来实现产品填充的平衡和收缩的均匀性，使产品的外观尺寸达到品质要求。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种注塑流动平衡的方法，以解决在注塑框线产品时因每条边框的填充不是同时完成从而造成注塑缺陷的问题。
为了实现上述目的，设计一种框形产品实现注塑流动平衡的方法，具体方法如下：
S1.在产品边框上设置流道系统，一个热流道对应四个冷浇口，在框形产品的短边框设置一个热流道和四个冷浇口，在框形产品长边框分别设置两个热流道和八个冷浇口，从而组成自然平衡型流道系统，所述自然平衡型流道系统的流道截面为梯形；
S2.对设计好的产品和流道系统进行模拟分析，获取每一条产品边框的注塑填充状况及所需压力的分布状况；
S3.根据步骤S2的注塑填充状况和所需压力的分布状况对流道系统的浇口、流道尺寸及位置进行调整，直到每条边框的填充路径同时到达产品末端；所述的步骤S3具体如下：
S31. 不同流道系统分支上的产品压力损失差异，需要通过调整相应流道上的压力损失进行补偿，产品上压力损失大的路径，需要相应减小流道路径上的压力损失，使流道系统各分支的压力趋于一致；
S32.需要根据产品各处体积量的差异，调整浇口大小，将填充比较慢的流道上相应加大此差异值或将填充比较快的流道上相应减小此差异值，使体积大的区域，填充的流率大，在各分支流道尺寸差异更小的情况下，获得平衡填充的效果。
本发明还具有如下优选的技术方案：
所述流道系统包括主流道和分支流道，每个主流道两端分别连接分支流道，每个分支流道的出口端对准产品边框，主流道和分支流道的截面均为梯形。
将产品边框分为若干部分，每个部分对应的产品截面均不一样的，将相同长度的部分分为一级，每级的截面都相同，所有的浇口尺寸也都一样。
所述的步骤S2通过模拟分析软件获取每一条产品边框的注塑填充状况及所需压力的分布状况。
发明的有益效果
1.通过基于实际类似产品的成型工艺数据库，使模流软件能更精准的拟合现场状况，模拟出与实际生产相吻合的结果，避免了产品的品质问题，减少了修改时间，提高了生产效率。
2.基于大量收集的类似产品生产工艺的基础上，选用匹配的注塑工艺进行模拟分析，可避免因后期生产工艺与模拟工艺的差异，导致实际注塑生产状况与模拟分析结果不同，实现前期模拟结果与后期试模生产状况的精确吻合。
附图说明
图1是本发明的框形产品流道结构示意图；
图2是图1的A-A处的截面图；
图3是图1的B-B处的截面图；
图4是图1的C-C处的截面图；
图5是图1的D-D处的截面图；
图6是图1的E-E处的截面图；
图7是图1的F-F处的截面图；
图8是图1的虚线框处的浇口宽度示意图；
图9是图1的虚线框处的浇口高度示意图；
图10是图1以实际工艺设定模拟分析的填充状态图；
图11是本发明第一次调整后的框形产品流道结构示意图；
图12是图11的E-E处的截面图；
图13是图11的F-F处的截面图；
图14是图11模拟分析的填充状态图；
图15是本发明第二次调整后的框形产品流道结构示意图；
图16是图15的G-G处的截面图；
图17是图15的H-H处的截面图；
图18是图15模拟分析的填充状态图；
图19是本发明第三次调整后的框形产品流道结构示意图；
图20是图19的G-G处的截面图；
图21是图19的H-H处的截面图；
图22是图19的虚线框处的浇口宽度示意图；
图23是图19的虚线框处的浇口高度示意图；
图24是本发明第四次调整后的框形产品流道结构示意图；
图25是图24的G-G处的截面图；
图26是图24的H-H处的截面图；
图27是图24的M-M处的截面图；
图28是图24的N-N处的截面图；
图29是本发明第五次调整后的框形产品流道结构示意图；
图30是图29的G-G处的截面图；
图31是图29的H-H处的截面图；
图32是图29的M-M处的截面图；
图33是图29的N-N处的截面图；
图34是图29的虚线框处的浇口宽度示意图；
图35是图29的虚线框处的浇口高度示意图；
图36是图15、图19、图24、图29四种不同流道改动方案的模拟分析的填充状态图；
图37是初始流道方案模拟分析的上边框即将填充完成时的压力分布图；
图38是初始流道方案模拟分析的上边框填充完成后的压力分布图；
图39是最终平衡流道方案模拟分析的产品即将填充完成时的压力分布图；
图40是初始流道方案模拟分析的各边框浇口处的过胶流率曲线图；
图41是最终平衡流道方案模拟分析的各边框浇口处的过胶流率曲线图。
具体实施方式
本发明的框形产品实现注塑流动平衡的方法需要运用模拟注塑成型的分析软件，根据该产品所选用的塑胶材料，以及与实际注塑相适应的成型工艺，对设计好的产品和流道系统进行模拟分析，查看每一条边框的注塑填充状况及所需压力的分布状况，再根据分析结果对流道系统的浇口、流道尺寸及位置进行调整设计，直到每条边框的填充路径同时到达产品末端。
在注塑成型中，产品的注塑成型受产品壁厚，材料粘度，成型温度，注塑速度等各因素交叉影响，呈现复杂多变的状况。需要通过模拟分析才能直观的看到，各个参数的变化对产品品质的不同影响，在产品不能更改的情况下，可以通过更改流道系统设计及选用匹配的成型工艺参数，从而获得品质较佳的产品。本发明是在选定材料和成型工艺的基础上，通过优化流道系统设计来达到由不同截面形状的边框组成的框形产品实现平衡填充的效果。
本发明通过改进框形产品各条形边框的填充平衡性，从而改善产品飞边及翘曲变形，主要包含注塑工艺，流道排布及尺寸的设计调整。具体为：首先根据每条边框的壁厚，长度及所用塑胶材料的流长比，对每条边框设计合适的浇口数量和位置，设计流道系统。为减少实际注塑速度的变动对填充效果的影响，采用自然平衡的流道系统设计，同时为减少每个热流道点的流率差异，一个热流道点统一对应四个冷浇口，以此设计出短边一个热浇口，四点冷浇口，长边两点热浇口，八点冷浇口的自然平衡型流道系统，为了兼顾成型周期和成型压力，将流道截面设计成薄宽的梯形，减少冷却时间，提高生产效率。
接着从前期积累的类似产品的成型工艺库中，选择与之相匹配的注塑机型号、螺杆直径、塑胶材料、模温、料温、注塑速度等详细的工艺信息，并将实际的成型参数转化成与模流软件相匹配的工艺参数，输入到模流分析软件中，对初步设计的流道系统进行模拟分析。然后根据模拟分析的压力结果，适当的增减浇口数量，调整流道尺寸及位置，直到每条边框的填充路径同时到达产品末端。所示图10、14、18、36左侧柱状图单位为sec，不同颜色表示浇筑过程中材料在流道中填充到该颜色位置花费的时间。图37、38左侧柱状图单位为MPa,不同颜色表示浇筑过程中流道中所处颜色位置的压力值。
如图37所示，浇筑持续到0.220sec时，从图37两长边框的流动及压力分布看，上边框的填充即将完成，而下边框还有近一半未完成填充，且在目前状况下，上边框产品上的压力损失比下边框小约8Mpa，结合图40所示，各边框浇口处的流率曲线可知，上下边框（1，3）同时进胶，但上边框的流动压损小，流率大，填充快。因此需要加大上边框流道上的阻力，降低其流率，如图41所示。通过计算产品上每单位长度的压力差异，再根据积累的不同流道尺寸的单位长度压力损失数据，将上边框的流道减小到相应尺寸，使上下边框流动路径上的压力总和趋于一致。
如图38所示，浇筑持续到0.231sec时，从图38两短边框的流动及压力状况看，左边框产品上的流动快些，压力损失也比较大，而右边框产品上的压力损失较小，填充反而慢，这种情况表明右边框的产品是比较好填充的，但由于产品体积较大，浇口太小，进胶流量不足，导致填充较慢，因此需要加大右边框浇口尺寸调整填充平衡。如图39所示，浇筑持续到0.243sec时，最终使流道系统各分支的压力趋于一致。
当初步的成型压力满足注塑机的成型要求后，进一步优化浇口和流道的尺寸和位置，将填充过快的边框对应的流道尺寸减小，填充较慢的边框对应的流道尺寸加大，直到各条形边框的流动分支同时到达填充末端，实现产品的平衡充填。最后，将模流验证可行的流道系统的设计方案运用于实际的注塑生产，进而得到品质优良的产品。
具体的实施案例：
如图1-9所示：将产品分成边框1-4，4个部分。如图2-5所示，每个部分对应的产品截面是不一样的，其中长边框1与长边框3的长度相同，短边框2与短边框4的长度相同。如图6、图7所示，初步设计的4个区域流道截面分成两级，每级的截面都相同。图6的处于“E-E”级别的流道截面都相同，图7的处于“F-F” 级别的流道截面都相同。另外，如图8、9所示，图1的虚线框处表示流道与产品处的浇口位置，所有的浇口尺寸也都一样。
图10是初步设计的流道系统以实际工艺设定，模拟分析后的填充状态图。从图10的A部分可知，此时长边框1与3两条边框的塑胶刚填充进产品，短边框2与4由于流道较长，塑胶还在流道上充填，直到图10的B部分，两短边的塑胶也同时进入产品。再看图10的C部分，长边框1即将完成充填，而3还有未完成充填的区域还比较多，图10的D部分中，短边框4即将完成充填，而短边框2还有较多区域未完成充填。从以上可知，在长度相同的情况下，壁厚相对较厚的长边框1比长边框3填充的更快；在长度和壁厚一样，且流道浇口一样的情况下，体积相对较小的短边框4比短边框2填充的更快。
图10中长边框1填充的速度最快，为了让产品的填充平衡同时减小成型压力，长边框1的流道保持不变，尝试将边框2，3，4对应的流道尺寸加大，如图11-13的“E-E”与“F-F”所示。加大边框2，3，4的流道，目的是降低流道上的流动阻力，提高其填充速度，加速追上长边框1的填充。
图14是长边框1保持初始设计，加大边框2，3，4的流道尺寸后，模拟的填充状态图。从图14的A部分可知，流道加大后，边框3初始阶段的填充比边框1快，但由于壁厚比边框1薄，流动阻力大，压力损失大，在图14的C部分所示的位置，边框3已经落后边框1一段距离，边框1即将填充完成。从最终的填充结果可知，通过加大流道的更改方案对这种薄壁的产品，优化平衡的效果不明显。另外，因为产品太薄，即使流道加的很大，塑胶太早进入产品，反而会因为散热冷却快，出现迟滞和短射。
图18是边框2，3，4的流道保持初始设计，减小边框1的流道尺寸后，模拟的填充状态图。从图18的D部分可知，两条长边框和一条窄的短边框同时达到填充末端，这三条边，已经实现填充平衡，剩下的一条宽边框，虽然流长与窄边框一样，但其所需填充的塑胶体积更大，因此填充比较慢。接下来可以尝试加大边框2所对应的流道，或加大其对应的浇口来加快填充速度。
图36是边框2在图15-17，19-23，24-28，29-35四种不同流道尺寸设计对应的即将填充完成时的流动状态对比。图19-23是在图15变更的基础上，加大短边框2对应的浇口尺寸，模拟分析的填充状态图；图24-28是在图15变更的基础上，加大短边框2对应的流道尺寸，模拟分析的填充状态图；图29-35是在图15变更的基础上，同时调整了短边框2对应的浇口和流道尺寸，模拟分析的填充状态图。图36的A部分即为图18的D部分的填充状态，对应的流道尺寸如图16-17，其中图36的B部分是在图15基础上，加厚边框2的浇口（如图22、23所示），流道尺寸保持不变的填充状态，其中图36的C部分是在图15基础上，加大边框2的流道尺寸（如图32、33所示），浇口尺寸不变（如图34、35所示）的填充状态，其中图36的D部分是在图15基础上，加厚边框2的浇口且流道尺寸略有加大的填充状态。从图36的A部分与图36的B，C，D部分对比可知，加厚浇口或流道都能加快边框2的填充，但还是比其它3条边框填充的慢些，由于图36的B部分方案，浇口继续加厚的空间有限，且若浇口太厚，后加工的浇口残留会比较大，影响产品外观，而图36的C部分方案，若继续加大流道，浇口和流道截面积相差太大，容易在浇口处产生高剪切，导致材料降解或冲击痕等产品品质问题，因此优选图36的D部分的方案，在加厚浇口的基础上，再略微加大流道使四条边框的流动最终同时到达产品末端，实现流动平衡。
综上所述，具体的框形产品的两条长边框1和3长度相同，但厚度不同。注塑时，厚边的塑胶受的流动阻力比薄边的小，所以厚边框比薄边框填充的快，因此需要调慢厚边所对应的流道系统的流动，调快薄边所对应流道系统的流动，使厚薄边的最终同时完成填充；框形产品的两条短边框2和4长度和厚度相同但宽度差异比较大，同样的填充流率下，窄边所需的胶料比宽边少，所以窄的边框相较宽的边框填充快。因此需要调大宽边框的流道或浇口截面积，使其进胶流率加大，赶上窄边的流动，最终使两短边框同时到达填充末端。
通过基于实际类似产品的成型工艺数据库，使模流软件能更精准的拟合现场状况，模拟出与实际生产相吻合的结果，避免了产品的品质问题，减少了修改模的时间，提高了生产效率。
在以上实施案例中,调整平衡的首要因素是让每一条流动分支的压力损失趋于一致。不同分支上的产品压力损失差异，需要通过调整相应流道上的压力损失进行补偿，产品上压力损失大的路径，需要相应减小流道路径上的压力损失，使各分支的压力趋于一致。其次是需要根据产品各处体积量的差异，适当调整浇口大小，使体积大的区域，填充的流率大些，这样可以在各分支流道尺寸差异更小的情况下，获得平衡填充的效果。另外，本实施案例中的产品壁厚很薄，容易出现流动迟滞现象，注塑速度对产品填充的影响比较大，所以模拟分析的工艺条件必须有实际生产的依据，避免模拟与实际生产的差异。
以上所述，仅为此发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案和新型的构思加于等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种框形产品实现注塑流动平衡的方法，其特征在于具体方法如下： S1.在产品边框上设置流道系统，一个热流道对应四个冷浇口，在框形产品的短边框设置一个热流道和四个冷浇口，在框形产品长边框分别设置两个热流道和八个冷浇口，从而组成自然平衡型流道系统，所述自然平衡型流道系统的流道截面为梯形；
S2.对设计好的产品和流道系统进行模拟分析，获取每一条产品边框的注塑填充状况及所需压力的分布状况；
S3.根据步骤S2的注塑填充状况和所需压力的分布状况对流道系统的浇口、流道尺寸及位置进行调整，直到每条边框的填充路径同时到达产品末端； 所述的步骤S3具体如下：
S31.不同流道系统分支上的产品压力损失差异，需要通过调整相应流道上的压力损失进行补偿，产品上压力损失大的路径，需要相应减小流道路径上的压力损失，使流道系统各分支的压力趋于一致；
S32.需要根据产品各处体积量的差异，调整浇口大小，将填充比较慢的流道上相应加大此差异值或将填充比较快的流道上相应减小此差异值，使体积大的区域，填充的流率大，在各分支流道尺寸差异更小的情况下，获得平衡填充的效果。
2.如权利要求1所述的一种框形产品实现注塑流动平衡的方法，其特征在于所述流道系统包括主流道和分支流道，每个主流道两端分别连接分支流道，每个分支流道的出口端对准产品边框，主流道和分支流道的截面均为梯形。
3.如权利要求1或2所述的一种框形产品实现注塑流动平衡的方法，其特征在于将产品边框分为若干部分，每个部分对应的产品截面均不一样的，将相同长度的部分分为一级，每级的截面都相同，所有的浇口尺寸也都一样。
4.如权利要求1所述的一种框形产品实现注塑流动平衡的方法，其特征在于所述的步骤S2通过模拟分析软件获取每一条产品边框的注塑填充状况及所需压力的分布状况。
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