基于Moldflow汽車保險杠的模流分析

林偉健

（1.桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣西桂林541004；2.廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院，廣西柳州545616）

基于Moldflow汽車保險杠的模流分析

林偉健1，2

（1.桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，廣西桂林541004；2.廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院，廣西柳州545616）

合理利用CAE軟件對塑料制品進(jìn)行前期模擬分析，能為產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)和成型過程提供科學(xué)的參考依據(jù)。文章以某汽車前保險杠為例，利用Moldflow軟件對其進(jìn)行模流分析，重點(diǎn)對充填、流動的過程和塑件在成型過程中存在的表面缺陷和變形情況進(jìn)行了分析。通過分析，可以預(yù)知在成型過程中潛在的問題和產(chǎn)品可能產(chǎn)生的缺陷，為模具設(shè)計(jì)和成型過程提供最佳的工藝參數(shù)。采用該方法可以實(shí)現(xiàn)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

Moldflow；模流分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著塑料加工行業(yè)的發(fā)展，注射成型已成為塑料制品的重要成型加工方法。在注射成型過程中，工藝參數(shù)的確尤為重要，但是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法都是靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來完成。從20世紀(jì)80年代開始，注射模CAE技術(shù)發(fā)展基本成熟，國際上出現(xiàn)了很多的專業(yè)商品化軟件。目前，國內(nèi)外應(yīng)用最多的是Moldflow軟件,該軟件可以對注射成型過程中的模流進(jìn)行分析，從而能夠迅速修改設(shè)計(jì)方案，有效降低成本和縮短生產(chǎn)周期。

文章以某汽車前保險杠為例，利用Moldflow軟件對其進(jìn)行模流分析，重點(diǎn)對充填、流動的過程和塑件在成型過程中存在的積風(fēng)和變形情況進(jìn)行了分析。根據(jù)分析結(jié)果，從而為模具設(shè)計(jì)和成型過程提供最佳的工藝參數(shù)。

1 產(chǎn)品的基本參數(shù)

本產(chǎn)品為某汽車前保險杠（如圖1所示），長1700.08mm，寬650.05mm，731.99mm，使用材料為PP，該材料的成型溫度為240℃，模具溫度為50℃。通過使用Moldflow軟件對產(chǎn)品的進(jìn)行分析（如圖2所示）可以發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品各部分的厚度均在3mm左右，平均厚度為3mm，不存在明顯的厚度差。

圖1 汽車前保險杠數(shù)模圖

圖2 產(chǎn)品厚度分布圖

2 澆注系統(tǒng)的確定

注系統(tǒng)是模具中從注塑機(jī)噴嘴開始到型腔為止的塑料熔體的流動通道。澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔的各個部位，并在充填保壓過程中，將注射壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得外形清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑料制品。從圖2可以看出，厚度均接近3mm，產(chǎn)品厚度均勻，利用Moldflow軟件進(jìn)行分析，找到塑件的合理澆口，同時結(jié)合產(chǎn)品的外觀要求，最總確定如圖3所示的8點(diǎn)進(jìn)膠點(diǎn)。

圖3 產(chǎn)品的澆注系統(tǒng)分布圖

3 產(chǎn)品模流分析

（1）充填、流動分析。充填、流動分析為模擬塑料注射的全過程，預(yù)測塑件在模具型腔中的充填流動行為，通過充填、流動分析結(jié)果可以查看塑件的充填、流動行為是否合理。分析結(jié)果主要包括充填時間、溫度、壓力等（如圖4所示）。

圖4 填充及流動分析圖

由圖4a可以看出，該塑件充填時間為5.328s；由圖4b可以看出，可知模腔充填壓力最大值為66.24MPa；圖4c圖示為制品波前溫度分布，制品的波前溫度均在材料允許范圍之內(nèi)，流動前沿溫降較小，溫差在10°以內(nèi)；圖4d顯示提供了鎖模力的參考值，最大值約為2919.7t。

圖5 產(chǎn)品缺陷分析圖

（2）產(chǎn)品表面質(zhì)量缺陷分析。該產(chǎn)品主要存在的缺陷：①如圖5a所示，在制品結(jié)合線的位置處由于排氣不良從而出現(xiàn)積風(fēng)，在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，應(yīng)在結(jié)合線處可通過配合間隙進(jìn)行排氣。②如圖5b所示，塑件制品頂出時的體積收縮，制品進(jìn)膠區(qū)域和流動末端及肉厚較厚區(qū)域的收縮相對較大，此處應(yīng)該設(shè)置冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。

（3）產(chǎn)品翹曲分析。塑件在成型過程中，由于冷卻不均勻、收縮不同步和分子配向性效應(yīng)等原因可導(dǎo)致翹曲變形，翹曲分析的結(jié)果如圖6所示。

圖6 翹曲結(jié)果分析

從圖6可以看出，總體翹曲變形量為16.80mm，x方向翹曲變形量為5.467mm，y方向翹曲變形量為15.6mm，z方向翹曲變形量為4.938mm。由于翹曲變形量較大，因此在成型過程中，要適當(dāng)降低注射速度，適當(dāng)增加冷卻時間和改善冷卻條件，盡可能保證動模和定模的溫度一致；在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，要避免出現(xiàn)尖角，銳邊產(chǎn)生，及時排出氣體，模具光潔度應(yīng)足夠等。

4 結(jié)語

合理利用CAE軟件對塑料制品進(jìn)行前期模擬分析，可以預(yù)知在成型過程中潛在的問題和產(chǎn)品可能產(chǎn)生的缺陷，為模具設(shè)計(jì)和成型過程提供最佳的工藝參數(shù)。從而實(shí)現(xiàn)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

［1］傅建鋼.基于Moldflow的車燈面罩成型過程模［J］.汽車零部件，2008，（5）:77-79．

［2］王敬艷.基于Moldflow電器面殼注射成型設(shè)計(jì)與分析［J］.CAD/ CAM與制造業(yè)信息化，2012，（12）：54-56．

［3］劉丹，錢應(yīng)平，易國鋒，等.基于Moldflow的汽車后視鏡座注塑模具優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.塑料，2014，43（5）：95-97．

［4］沈立.Moldflow在某塑件澆口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.新技術(shù)新工藝，2013，（9）：23-25.

Analysis of Mold Flow Based on Moldflow Automobile Bumper

LIN Wei－jian1，2
（1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Guilin University of Electronic Technology，Guilin，Guangxi 541004，China；2.Lushan University，Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou，Guangxi 545616，China）

It is reasonable to use CAE software to carry on the preliminary simulation analysis to the plastic products,and to provide the scientific reference for the mold design and forming process of the product.In this paper，a kind of front bumper is used as an example，and the mold flow analysis is carried out by using Moldflow software.The process of filling and flowing is analyzed，and the surface defects and deformation in the forming process are analyzed.Through analysis，it can predict the potential problems in the molding process and the possible defects in the product，for the mold design and molding process to provide the best process parameters.The method can be used to optimize the design of mold，improve production efficiency and product quality.

Moldflow；mold flow analysis；optimization design

U463.326

A

2095-980X（2017）03-0083-02

2017-02-15

2016年廣西高等教育教學(xué)改革立項(xiàng)課題《建設(shè)產(chǎn)教融合實(shí)訓(xùn)基地的探索和實(shí)踐——以廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院模具專業(yè)為例》（課題主持人：林偉健；課題編號：2016JGA428）階段性實(shí)踐成果。

林偉健（1982-），男，大學(xué)本科，講師，主要研究方向：模具技術(shù)。