MoldFlow在改善塑料齿环真圆度变形中的应用.docx

PAGE 1 PAGE 1 MoldFlow在改善塑料齿环真圆度变形中的应用  以电动工具上的传动齿环为例，应用MoldFlow软件，分析了产品变形的原因，并给出了改善方案。  1引言  PA66材料由于具有很好的抗冲击性、高强度和高温稳定性特殊是在添加玻纤增加后，机械性能可以进一步得到提高，因此PA66被广泛的应用于塑胶齿轮的生产中。而由于含玻纤增加的PA66在收缩上具有明显的各项异性，所以在生产塑胶齿轮这类对真圆度要求极高的产品时，往往会出现椭圆化变形，从而影响产品的质量，特殊是对于要求在高转速的工况下工作的塑胶齿轮。因此塑胶齿轮的真圆度变形问题一直以来都是电动工具制造商及其供应商需要面对并解决的重要问题。本文针对一个典型的电动工具内部的传动齿环的变形问题，借助MoldFlow强大的可视化分析功能，找出导致产品椭圆化变形的主要原因，试验并确认有效的解决方案，实现一次改模便解决了产品的质量问题。  2案例描述  如图1所示产品为电动工具上的传动齿环，产品形状尺寸为：西36．5mm×10．2mm，为内外双层齿形。材料为：PA66+50％GF，BASF，UltramidA3EG10，产品内外齿型的真圆度要求小于0．10mm。该产品年需求量为1千万件，最初的模具方案如图2所示为8点进胶，1模两腔。  图1齿环产品实物图2模具设计方案  该产品由于产量较大，为提高产量需要做到l模两腔。依据厂商叙述，该产品为达到设计尺寸要求，浇口数量从3个一直增加到8个但依旧无法满意尺寸要求。在8点进胶的状况下，产品的真圆度跳动将近O．2mm，超出设计要求近1倍。  为找出导致产品真圆度问题的主要原因，在MPI中构建了与实际状况完全相同的分析模型，并采用实际的成型工艺参数进行了模拟。  3产品变形的原因分析  在MoldFlow中，借助软件强大的分析功能，对产品的填充样式、产品各区域的收缩分布、产品的凝固过程以及产品的变形状况及导致变形的主要原因等各个方面都做了细致的分析，从而精确地推断出导致产品变形的主要原因。  (1)产品变形状况。  产品变形的结果如图3所示，变形结果与产品的实际状况比较全都，产品水平方向为主流道方向。同时MoldFlow还能找出导致产品变形的原因，以及各因素对总的变形量的影响大小以便于找出导致产品变形的主要原因。产品的变形原因分析如图4所示。  图3产品的变形结果  图4产品的变形原因分析  从图3所示的放大10倍后的变形结果可以看到，产品有明显的椭圆化趋势。从图4的变形原因分析中可以看到，虽然材料的收缩对产品的尺寸变化影响最大，但导致产品出现椭圆化变形的真正原因却是玻纤的排布。因此要解决产品真圆度的问题，就必需先了解玻纤在产品中的排列状况。  (2)产品内部的玻纤分布状况。  MoldFlow可以帮助用户了解到玻纤在产品内部的排列状况，从而推断收缩的分布差异。从图5所示的玻纤分布状况可以看到，在靠近主流道位置的浇口区域，玻纤的排列与其它区域完全相反，玻纤出现了横向排列，而其它区域的玻纤几乎都是竖直排列。而沿着玻纤排列方向的收缩小，垂直玻纤排列方向的收缩大。因此产品在整个环面上的收缩就出现了差异，这就是导致产品出现椭圆化变形的主要原因。  图5玻纤在产品内的排列状况  而玻纤的排列方向主要受到流淌剪切力的影响，因此玻纤排列的差异说明产品的填充过程中一定有明显的不乎衡现象，从而使靠近主流道位置的胶料出现了整体横向流淌。要了解玻纤排列异常的原因，需要进一步研究产品的充填模式。  (3)产品的填充样式。  对于如图2所示的浇注系统，一般认为靠近主流道的浇口的填充速度会比较快，因为其流程短，在同等条件下压力损失会比较小，因此该浇口所在的区域应首先填满。但通过分析发觉，该浇口所在的区域却是最终才布满的。即在该区域有严重的滞流发生。如图6所示。  再结合图7的产品充填过程中的料峰温度分布结果，可以看到，该区域料峰温度有10℃左右的降低，对于含玻纤较高的材料，10℃的温度降低将明显的影响到材料的流淌性能，使该区域流速减慢，成为最终充填完成的区域。  图6产品填充过程分解图  图7充填过程料峰温度分布  所以，该产品变形的真正原因是因为充填过程中的滞留导致了胶料在填充末端出现了不规则的流淌，从而破坏了玻纤排列的对称性和匀称性，引起胶料在垂直于齿环轴线的方向上出现局部的收缩差异，最终导致了产品出现了椭圆化的变形。  以电动工具上的传动齿环为例，应用MoldFlow软件，分析了产品变形的原因，并给出了改善方案。  1引言