模流分析在汽車注塑件設計中的應用

貢曉潔+張長春+葉遠林

摘要： 鑒于越來越多的注塑部件應用于汽車設計，而注塑產品的熔接線通常是強度最薄弱的區域，因此對熔接線的預測和優化非常重要。以某汽車前端模塊為實例，闡述借助Moldflow快速找到改善熔接線質量的解決方案。經Moldflow分析發現，當澆口位置和數量不變時，優化產品的局部料厚可以明顯提高熔接線的質量。

關鍵詞： 汽車； 模流分析； 前端模塊； 熔接線； 壁厚

中圖分類號： U463.831 文獻標志碼： B

Application of mold flow analysis in design of automobile injection molded parts

GONG Xiaojie， ZHANG Changchun， YE Yuanlin

（Automotive Engineering Research and Development Institute， Chery Automobile Co.， Ltd.，

Wuhu， 241009， Anhui， China）

Abstract： More and more injection molded parts are applied to automotive design， and the weld lines of injection molded products are usually the areas with the weakest strength. Therefore， it is very important to predict and optimize the weld lines. Taking an automobile front-end module as an example， the solution to quickly improve the welding line quality is proposed by Moldflow. The results obtained by Moldlfow analysis show that the weld line quality can be improved by material thickness optimization when the gate location and the number are not changed.

Key words： automobile； mold flow analysis； front end module； weld line； wall thickness

0 引 言

Moldflow是一款在注塑行業中具有代表性的CAE仿真分析軟件，在產品和模具設計階段均有較高的運用價值，能夠對整個注塑成型過程進行仿真分析，可預測產品在成型過程中可能出現的問題，如短射、困氣、變形、熔接線、縮痕等缺陷，因此在新產品開發期間可以很好地提供產品和模具優化方向，從而能夠為提高產品質量、降低開發及制造成本發揮關鍵作用。

傳統的汽車前端模塊由多個金屬零部件組成。總成經過沖壓、焊接、鉚接以及螺栓連接后再安裝在汽車前端車身框架上，整個制造和安裝工藝繁雜，耗時長，同時產品較重，成本較高。隨著全球汽車制造技術向模塊化、集成化、輕量化方向發展，汽車產品以塑代鋼成為行業發展的必然趨勢。據此，汽車前端模塊也有革命性的創新設計：采用長玻纖增強PP[1-2]或者短玻纖增強PP[3]，通過模壓或注塑成型等工藝完成產品的生產。

汽車前端模塊上配合安裝件較多，整體產品偏重，再加上行駛中的顛簸受力要求，因此對產品本身的強度要求較高，而注塑產品的熔接線通常是強度最為薄弱的區域，所以在產品及模具開發期間對熔接線區域進行預測并提供必要的優化方案是必不可少的。

注塑件熔接線優化通常采用順序閥澆口[4]或者更改澆口布置[5-6]來開展。本文在不改變進膠方案的前提下，通過調整某款車型前端模塊（見圖1）的局部厚度，改變熔料的匯合角度，達到改善熔接線質量的目的，并運用Moldflow軟件對初始方案和優化方案進行模擬分析，驗證優化效果。

1 應用案例初始方案分析

應用案例產品外觀尺寸約為870 mm×580 mm×200 mm，厚度均勻，基本料厚為2.5 mm，數據庫材料選用PP+G30材料，模溫取-50 ℃，料溫取-230 ℃，使用雙層面網格進行建模。由模具工程師提供參考注塑澆口方案，各項參數均采用默認值進行初步（流動+保壓）分析，設定冷卻均勻。

初步分析此件發現有2個區域的內外兩側產生質量較差的熔接線，結果見圖2（框中的黑色線條為熔接線）。

熔接線產生的原因主要與制件本身結構有關，例如圖3，在熔接線產生的位置有深腔或大直徑開孔結構，這些造型設計都極易產生熔接線，會對制件對應位置的結構強度有明顯影響，必須進一步優化。[7]

2 改進措施

設計多個優化方案進行分析（澆口方案暫不變動），發現優化調整產生熔接線位置的局部厚度對產品改善效果比較明顯。具體改動見圖4：深腔處調整腔壁上的厚度，孔靠近深腔產生熔接線的位置局部加厚。這樣優化可以使料流匯合條件（如匯合角位置、匯合角度大小以及匯合時的料流溫度）發生改變，從而達到改善熔接線缺陷的目的。[8-9]

3 優化前后方案的對比分析

優化前后的熔接線對比見圖5。熔接線的長度明顯減小，部件質量有很大改進。圖5a）為外側熔接線問題較嚴重區域，圖5b）和5c）為內側熔接線問題較嚴重區域。偏長的熔接線，尤其是圖5b）和5c）的2處貫穿結構的熔接線，對制件的結構強度影響比較大。

4 結束語

通過應用Moldflow軟件模擬分析汽車前端模塊成型過程，預測成型過程中可能出現的熔接線缺陷，在壁厚方面予以優化并進行分析，結果認為質量改善效果明顯。由此可見，參與產品的同步CAE分析，在產品設計階段可以為產品設計師提供產品優化方案，在模具設計階段可以為模具設計人員提供模具優化方案。endprint

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