基于Moldflow的商用車高架箱上本體困氣的優化

摘要：高架箱上本體作為商用車駕駛室內的儲物總成的重要零件，其外觀和力學性能直接決定著高架箱儲物總成的使用壽命，在注塑階段直接生產合格無缺陷的零件，將極大地延長高架箱總成的使用壽命。結合試模，通過Moldflow仿真模具熱流道系統的順序閥參數，改變高架箱上本體注塑模具熱流道系統順序閥的開啟時刻，來改善高架箱上本體的困氣缺陷，提升產品的注塑品質，延長其總成使用壽命。

關鍵詞：高架箱上本體；Moldflow；填充分析；困氣優化

1引言

案例產品來自某型號商用車高架箱總成，產品仿真模型和膠口位置分布（如圖），該產品尺寸為2140"657"262（nlm），結構上看左右對稱，上下差異較大，該產品屬于大件，試模封樣時，每一件產品的報廢都將引起材料的巨大浪費。產品現場試模使用熱流道順序閥啟閉參數如表1。

高架箱上本體模具回廠，試模驗證封樣過程中，產品出現了以下外觀缺陷，從產品缺陷的外觀看，產品表面隆起了一個圓圓的鼓包。為了判斷該鼓包到底是什么原因造成的，我們將此缺陷區域從產品上用刀子裁出并剖開，得到的產品結果（如圖2和圖3），由此得知產品注塑時，模具腔體內部的空氣無法順利排除，從而造成了產品的困氣。

2高架箱上本體困氣的原因分析

在看到該產品缺陷后，我們組織技術人員對該產品的困氣原因進行分析，經過一番討論我們得出以下原因：a、產品注塑時排氣不良，導致氣體被包裹，當開模的時候，撤掉了注塑壓力和保壓壓力，氣體膨脹使得產品表面膨脹，形成凸起；b、模具上排氣孔的位置分布不合理；c、模具設計缺陷，澆口位置不佳，澆口太細、多澆口排布不對稱，模具冷卻系統不合理；d、此處產品的厚度變化較大，厚壁產品表面冷卻較快，中心冷卻較慢，導致不均勻的體積收縮，進而在產品的厚壁處形成空洞；e、產品填充注塑順序閥的控制時間有偏差，造成料流前鋒的匯合位置與實際不符；f、注射速度過快，熔體受剪切作用分解；g、塑化過程過快，注射壓力過小；h、產品截面壁厚差異大，壁薄處熔體遲滯流動，壁厚處熔體對型腔內氣體進行包夾形成氣穴。其中a屬于材料因素，b-d屬于模具方面的因素，e-g屬于產品注塑工藝方面的因素，h屬于產品自身在原始設計時的先天缺陷，分析完以上可能導致產品出現困氣缺陷的原因，我們可以就以上的因素給出先后順序的解決思路。

因為產品的數據凍結后，是不能再修改的，而材料也為主機廠自己制定的材料牌號，從這些角度考慮是無法優化的，而修改模具成本高，有時間延誤，所以用仿真得到合適的順序閥啟閉時刻數據去指導生產進行試模，圖2高架箱上本體鼓包缺陷改變產品填充順序成為了最佳的選擇。

通過Moldflow仿真分析原始注塑參數方案，找出注塑工藝的優化參數，找出合適的順序閥啟閉時刻，改變產品的填充順序，將模具內的空氣驅趕到模具特定的排氣孔和排氣槽處。該方法簡單易行，只需要調整注塑模具熱流道順序閥啟閉時刻參數即可，優化方案成本低，是首選的方案。綜合以上方案的分析和選擇，決定通過Moldflow仿真，優化高架箱上本體注塑模具熱流道順序閥的啟閉時刻。針對本產品缺陷我們猜測可能是順序閥的填充時間出現了問題，下面就使用Moldflow，結合高架箱上本體模具回廠試模的實際情況，通過仿真分析找出高架箱上本體困氣的真正原因。

3高架箱上本體困氣的仿真模擬

針對高架箱上本體困氣的分析，該氣泡位于產品的④號點和⑩號點的中間，產品背部有一個卡扣座，10根筋條結構，該部位的產品截面呈槽型鋼的形狀，且產品因為設計形狀產生了造型的突變，背部結構如圖4所示。

我們來分析該區域出現困氣缺陷可能原因：1、因為該部位有卡扣座，④號點的順序閥澆口在打開之后一直向前流動，經過卡扣座時，料流前鋒一分為二，在卡扣座的前方位置重新匯合，加上產品的槽形狀，是否會導致重新匯合的料流前鋒匯合困氣。分析：如果是該種原因導致的困氣，在產品的其它位置也會因為該原因而造成困氣，排查產品別的卡扣座附近，并沒有困氣，與產品對稱分布的③號點和⑨號點的中間區域也沒有困氣，由此排除該因素。2、⑩號點的順序閥封膠不嚴密，造成漏膠，從而導致⑩號點的順序閥的打開啟閉時刻失效，也就是說⑩號點的澆口變成了常開澆口，從而造成④號點和⑩號點的料流前鋒困氣。分析，因推斷的原因需要仿真分uw8cN+kzgpXNPE6qXbY19D2irJzWWKO+qDSW71c0uFA=析，我們利用Moldflow進行分析，分析方案為：④號點和⑩號點同時打開，觀察兩個閥澆口料流前鋒的匯合情況。

從圖5中可以看到，0.88s時，⑩號點的澆口已經打開一段時間，材料的熔體以④號點和⑩號點的澆口為圓心，呈輻射狀向周圍區域填充，此時熔體的填充沒有任何阻滯，正常流動狀態，沒有出現任何異常狀況。

從圖6中可以看到，2.72s時，④號點和⑩號點的料流前沿已經匯合，并且呈現一定的角度，從圖中看，此時匯合角大約在60。左右，并且繼續填充匯合，角度繼續變大，此時刻的填充沒有任何阻滯，正常流動狀態，沒有出現任何異常狀況。

從圖7中可以看到，2.74s時，④號點和⑩號點的料流前沿繼續匯合，此時④號點和⑩號點的流動前沿開始呈現鈍角角度，從圖中看，此時匯合角大約在145。左右，并且繼續填充匯合，角度繼續變大，此時刻的填充沒有任何阻滯，正常流動狀態，但是料流前鋒的位置開始出現兩股速度加快的小尖脈沖前沿，熔體開始出現匯合困氣的征兆。

從圖8中可以看到，2.76s時，④號點和⑩號點的料流前沿繼續匯合，此時④號點和⑩號點的流動前沿基本開始呈現平角角度，開始匯合成一股料流，從圖中看，此時匯合角大約在170。左右，于2.74s時出現的兩個小脈沖料流前鋒迅速融合，熔體出現明顯的困氣缺陷，該缺陷位置與實際產品的困氣位置屬于同一個填充區域。因此可以判定該困氣原因為④號點和⑩號點的料流前鋒匯合不當，造成產品的質量缺陷，困氣原因應該為⑩號點的順序閥打開時刻不當。

4高架箱上本體困氣的解決方案

通過以上仿真分析，我們認定了高架箱上本體困氣缺陷是由于④號點和⑩號點的流動前沿匯合不當造成的，按照原定方案，產品的填充順序為④號點填充到⑩號點的澆口附近，⑩號點才會打開，⑩號點出現提前打開的現象應為該點的順序閥打開時刻不當，在明確了產品困氣原因，根據仿真結果，在原來十號點打開時間4.6s的基礎上推遲0.3s，即將原來⑩號點的工藝參數調整為4.9s。

在⑩號點順序閥打開時間調整為4.9s后，再次進行試模，④號點和⑩號點之間的氣泡消失，試模產品的結果能夠達到質量部門封樣的要求，實物如圖9。

5結語

通過Moldflow仿真分析了高架箱上本體的填充流動過程，利用Moldflow的填充功能模塊可以快速查找缺陷原因，并在仿真分析的基礎之上快速完成產品的試模封樣工作，減少了試模成本。