SONY公司在MOLDFLOW翘曲模块的帮助下 解决了3英寸磁盘的注塑问题 3 inch diskette case mold cavities increased with help of new warpage analysis software package

SONY公司为了提高3英寸软盘外壳的注塑生产效率。决定增加模具的型腔数。并将 4 个浇口减少为2个。通过提高冷却效率，减少生产周期。这些修改要确保如下技术参数－磁盘的平面度必须小于2MM。MONSANTO化工公司 (SONY的材料供应商) 利用一系列软件包在计算机上进行注塑分析，其中包括收缩和翘曲模块。通过分析， MONSANTO 提出了在浇口被减少的情况下，如何修改模具尺寸和加工条件以获得优质产品。

SONY(世界主要的3英寸盘制造商)在日本用热流道制造软盘外壳，而在DOTNAN分厂(ALABAMA州）使用冷流道技术。最近，SONY决定将一部分产品的制造由日本转移到美国。该公司接受了MONSANTO化工公司（主要的软盘材料供应商）的帮助。LISAL.D’AMICO (MONSANTO应用发展中心应用工程师）分析了现有的四浇口热流道和冷流道工艺。他给出了在保证较高尺寸精度的条件下对模具和加工参数的修改。D’AMICO使用MOLDFLOW动态系列分析了制件的流动、冷却、收缩和翘曲情况。通过使用MOLDFLOW分析，D’AMICO不用制造昂贵的原型在工厂进行实际生产，而是在计算机上试算了大量模具设计和工艺方案。D’AMICO试算了MONSANTO公司的MCX－Q026材料和一种特殊的ABS材料的注塑情况。分析结果表明2浇口模具设计适合于采用热流道技术。流动分析结果图形化地展示了从浇口到最后一点的充填过程。三维的图象显示了熔接线和过保压区域等。这个分析也确定了模温，熔体温度，注塑时间，注塑压力，循环周期和锁模力。流动分析显示了非常均匀的流动图，这表明残余应力很低。由于磁盘很薄而注塑时间很短，显示了较大的剪切应力。这并不会对流动造成影响，因为在很短的时间内材料会达到很高的温度。但它对冷却系统提出了较高的要求。剪切应力显示最大剪切力值为650000Pa。而MONSANTO公司推荐ABS材料剪切力值不宜超过 350000 Pa 。在这种情况下，D’AMICO认为这个剪切力值是可以接受的，因为在四浇口分析中剪切力值更大，而四浇口模具在生产中获得了可以接收的产品质量。冷却分析计算了冷却水流动、冷却管的热传导率，模具和塑料接触面的温度分布，冷却流道的压力降，和冷却液的温升。并进行了凹模冷却管道压力降的分析。显示两个位于内侧的冷却管比位于外侧的冷却管的压力低。随着压力下降，冷却液温度升高，当达到外侧时冷却液温度升高4度。为了避免出现问题，D’AMICO提议将冷却管道分为两枝。收缩分析模块读取流动和冷却分析的结果并进行略有不同的流动分析得出温度，冷却速率，剪切应力，各层各单元的流动方向。分析包括了保压和冷却。这样，确定了合模压力和时间，使收缩最小，并得到与收缩有关的各控制参数。上述分析使用了与收缩有关的材料参数。

分析得出与熔体流动方向垂直和平行方向上的收缩量。从平行方向的收缩图可以看出收缩很均匀而且小于制件厚度的1％。这个分析结果表明流动和冷却分析成功的减少了残余应力。垂直方向上的收缩也小于1％，这将不会导致可见的翘曲。翘曲分析模块读取收缩分析的结果将他们与机械约束相结合,确定制件各部位由于注塑过程造成的应力。翘曲分析设定制件的左平面为参考面。结果显示Y方向上最大位移为1.3MM，实际翘曲会更小，因为冷却过程模具约束校正了部分翘曲。D’AMICO通过翘曲分析确信2浇口模具不会使制件产生翘曲问题。传统的解决翘曲问题的方法是在制件出模后用一冷却装置对制件校正。这种方法即使使制件满足公差要求，也会导致残余应力而缩短制件使用寿命。传统的结构分析软件很难预测这种内应力，所以制件的寿命缩短变得不可预测。新的翘曲分析方法利用流动冷却分析结果预测制件各区域收缩，加上约束条件确定了制件的实际尺寸和残余应力。通过这些工具，设计者可以改变制件，模具设计，加工参数获得均匀的整体收缩，使翘曲和残余应力最小。

CAE软件必须考虑影响收缩的三个主因：1.热收缩 2.结晶过程 3.方向性。我们将介绍这些因素以证实这些因素的复杂性，它们不能通过手工计算，而必须通过软件模拟。热收缩是指塑件冷却至室温体积的减小。热收缩是收缩的主因。如果材料未被约束，热收缩在制件的各个方向上收缩是均等的。而塑件被模壁约束导致热收缩的不一致。结晶过程指塑料在冷却结晶过程体积减小。结晶主要受制件几何形状和冷却速度影响。当熔融塑料流经模具接触到较冷的模壁在外表面的塑料凝固。而制件内部冷却较慢会形成较大的晶粒。这样内部收缩比外部大，而且外部的凝固由于各处模温不一致和制件壁厚的不均,使情况变得很复杂。方向性与流动直接相关。当塑料在压力作用下沿模具流动，分子取向沿流动方向。当制件冷却时，分子试图恢复原状态，这意味着在流动方向上收缩远远大于垂直方向。如果材料中加有玻璃纤维，会进一步强化方向性。这三个因素在制件的各个部位综合影响制件收缩。局部收缩会造成残余应力和变形,减少制件寿命。每一种分析都基于准确的材料特性。MOLDFLOW公司使用精密仪器来测试材料的收缩性能。SONY公司由于致力于发展设计和制造技术而使他们在软盘市场占主导地位。MOLDFLOW的流动，冷却，翘曲分析的使用使它们在这一领域一直保持着传统优势。