【摘要】随着科技水平不断发展，成型仿真已成为注射模开发的重要环节。注射压力是注射成型工艺中重要参数，常用来评估塑件成型性能。首先应用经验公式定性推导影响注射压力的关键因子，然后通过MoldFlow软件验证各因子对注射压力的影响，而后再通过统计理论及实际成型压力数据，找到二者规律，最终实现在模具开发前期对注射压力的精准预估。
关键词： 注射压力；MoldFlow；精准预估；注射模
1 引言
图1 前照灯组成
图2 前灯灯罩浇注系统
2 注射压力理论推导及MoldFlow验证
2.1 流动模型
模型假设：流体在长l，高度h和宽度w的狭缝中流动，流动方式为稳定的简单剪切流动，如图3所示。在w/h＞20的条件下，忽略侧向的黏性和壁面阻力。
图3 狭缝流动模型
2.2 材料粘度（MoldFlow验证）
材料黏度是对聚合物在外加压力下流动能力的衡量，其受聚合物结构、温度、剪切、压力因素影响，前灯灯罩材料固定PC，因此材料、剪切、压力不做考虑，只分析模具温度及熔体温度对注射压力的影响。
验证对象 1（small）：尺寸：100×50×30mm，壁厚：2.0mm，体积：21.6cm3。
验证对象 2（big）：尺寸：520×190×100mm，壁厚2.5/2.8mm，体积577.5cm3。
选用材料：Makrolon AL2447。
验证条件：前灯灯罩推荐模温80℃~120℃，料温280℃~320℃，采用单一变量原则，以5℃为间隔进行注射压力测定。
验证结果：注射压力与模具温度关系如图4所示，注射压力与熔体温度关系如图5所示。
图4 注射压力与模具温度关系
图5 注射压力与熔体温度关系
曲线解读：注射压力随温度升高而降低，基本呈正比关系。塑件大小不同温度对注射压力的影响也不同，大塑件梯度较大；熔体温度相对模具温度对注射压力影响更大。
验证结论：提高成型温度对注射压力有改善，考虑现状，温度调整量5℃~15℃左右，对于模具温度注射压力降低 2.5~7.5MPa，占比 2%~6%；对于熔体温度，压力降低5.7~17MPa，占比4.5%~13.5%。
2.3 注射速度（MoldFlow验证）
验 证 对 象 ：尺 寸 ：520 × 190 × 100mm，壁 厚 2.5/ 2.8mm，体积577.5cm3。
选用材料：Makrolon AL2447。验证条件：注射速度以 10cm3/s 为间隔进行注射压力测定。
验证结果：注射压力与注射速度关系如图6所示。
曲线解读：低注射速度时，材料与模具接触时间长，热量散失较大，冻结层厚度增加，流动阻力增大，导致成型压力升高。高注射速度时，随速度增大，材料剪切热升高，黏度降低，成型压力下降，但速度显著提升后，需较大的压力来保持高射速。前灯灯罩注射速度一般在20~35mm/s，对应流动速率157~275cm3/s，比对关系曲线压力无显著变化（PC材料的黏度对剪切不敏感。
验证结论：前灯灯罩在工艺范围内，注射压力几乎与注射速度无关，因此不考虑注射速度影响。
图6 注射压力与注射速度关系
2.4 流动长度（MoldFlow验证）
验证对象：尺寸：宽度 50mm，高度 30mm，壁厚：2.0mm。
选用材料：Makrolon AL2447。
验证条件：塑件长度以25mm为间隔进行注射压力测定。
验证结果：注射压力与流动长度关系如图7所示。
曲线解读：注射压力随流动长度增加注射压力增大，基本呈线性关系。
验证结论：前灯灯罩注射压力随塑件长度增加而加大，一般情况下，前灯塑件形状不会变化，因此流动长度仅作为不同塑件相同壁厚下压力比较。
图7 注射压力与流动长度关系
2.5 塑件壁厚（MoldFlow验证）
验证对象1（small）：尺寸：100×50×30mm。
验证对象2（big）：尺寸：200×100×30mm。
选用材料：Makrolon AL2447。
验证条件：采用单一变量原则，壁厚以 0.5mm 为间隔进行注射压力测定。
验证结果：注射压力与壁厚关系如图8所示。
曲线解读：注射压力随壁厚增大，呈现指数降低，壁厚增大至一定数值时，压力趋于平衡一般情况下前灯灯罩壁厚2.0~3.5mm，壁厚增加可显著降低注射压力。
图8 注射压力与壁厚关系
2.6 总结
通过对影响前灯灯罩注射压力的 4 因素分析验证，得到了相应的关系曲线，进而得出影响注射压力各因子排名：塑件壁厚＞流动长度＞熔体温度＞模具温度＞注射速度。
3 注射压力精准预判
3.1 注塑机与MoldFlow对应关系
注塑机面板显示压力为注射液压压力，指液压油作用在注射油缸上的压力，即Ph。
MoldFlow 软件计算注射压力为注塑机螺杆作用在熔体上的压力，即Pm，可通过换算公式将注塑机面板压力Ph转换至注射压力Pm，以便于理论对比。
3.2 压力补偿因子
收集不同注塑机号码面板压力并根据增强比将其转换为注射压力，然后再与MoldFlow软件测试压力进行比较，将多组数据得到的平均比值作为压力补偿因子，压力补偿因子可精准注射压力，准确率90%以 上，具体如表1所示。
表1 压力补偿因子（平均比值）
4 总结
声明：本站部分文章内容及图片转载于互联 、内容不代表本站观点，如有内容涉及版权,请您尽早时间联系jinwei@zod.com.cn