車燈面罩注塑模設計與分析

周建國

廣州廣日電氣設備有限公司 廣東 廣州 510000

Moldflow 是一款將塑膠零件注塑成型的仿真分析軟件,能夠幫助驗證和優化塑膠零件、注塑模具和注塑成型流程。本文利用Moldflow 的仿真分析功能,從工藝角度分析車燈面罩,對網格狀態進行檢測和處理,選用相應成型材料,設置相應工藝參數,尋找最優的澆口位置。再利用NX moldwizard模塊具有注塑模的功能,對車燈面罩進行注塑模具設計。整個開模過程中,設計和分析統籌兼顧,以便達到最優的建模方案,確保制作出合格的模具和產品。

一、產品特性

車燈面罩是汽車大燈的面門,主要承擔著保護大燈內部零部件的作用。本身要求透光性極好,材質耐候性要求很高,能夠經受每天的日曬雨淋而不輕易老化。因此塑件材料一般選用德國Bayer的PC AL2647,產品表面需要硬化涂層和防霧漆處理。從如圖A 的情況來看,車燈面罩形狀具有復雜多變的特點;面罩裝配位需要與燈殼完美配合;整燈打膠處理后,氣密性要求達到7級以上,因此需要嚴格控制產品的變形量。產品要求極高導致設計車燈面罩模具結構具有一定的難度,也難于控制好車燈面罩的模具尺寸。

圖A

二、處理網格的方法

從CAE的角度分析塑件時,首先分析網格的質量,驗證其準確性,車燈面罩模具設計的重點工作是保證網格劃分和網格修復的質量。

(一)網格劃分概述

開展網格劃分工作首先要處理好三維模型轉化的問題,先將其轉換成Stp格式,然后利用Moldflow 軟件對其進行認證處理,一般實現網格劃分的方法是利用三角形單元處理,網格數目根據模型尺寸的變化而變化,從幾千到幾十萬數目跨度極大,并且網格密度和復雜程度也隨之增加,它們之間是存在正相關關系。

(二)優化處理網格

處理好車燈面罩模具網格劃分后,下一步工作就是統計車燈面罩的網格信息,經過統計網格信息數據,網格修復的問題主要集中在縱橫比的處理上,其它方面的性能表現沒有出現問題,如配向、雙層面、厚度、自由邊和重疊單元的性能都表現良好,因此,對于網格優化工作,只要集中力量修復好縱橫比就可以了。經過有效的修復,其效果圖如圖B。

圖B

三、關于注塑模設計的概述

(一)車燈面罩注塑模設計的分型面

分類面不但關系到車燈面罩模具的制造和使用,還直接關系到塑件的精度、形狀以及外觀。故在進行車燈面罩注塑模設計時,一定要處理好模具的分型面。對于分型面的處理工作在符合以下幾個方面的標準：第一,控制好塑件尺寸精度。第二,將分型面存在的投影面積控制在一個合理范圍內。第三,科學處理好澆注系統,尤其是澆注位置的處理工作。第四,如果分型面是曲面的話,要保證模具鎖符合相關標準。第五,合理安排好模具結構,保證結構簡單,操作方便易,制造難度低[1]。

由于有多種卡扣存在車燈面罩的側向位置,要確保側向成型,必須充分利用側向成型塊的作用,保證側向卡扣能夠順利脫模。根據面罩實際情況處理分型面時,如果是選擇NX Mold Wizard模塊,那么第一步必須設計好側面分型,保證側面抽芯能順利進行,同時充分發揮分型功能識別的作用,保證分型邊緣符合塑件要求,而且還要控制好輪廓線,確保出現最大程度的輪廓線。并且還要采用條帶曲面的方法,保證延伸距離科學合理。創建分型面的效果圖如圖C：

(二)成型零件的處理

成型零件是指與塑件直接接觸、成型塑件內表面和外表面的模具部分。它由幾大部分所構成,分別是凹模,凸模、鑲塊和嵌件這四大部分。要保證成型零件的質量,必須確保塑件的幾何邊界符合標準,控制好包容塑件的質量,安排好塑件結構布局,確保塑件成型尺寸標準[2]。

車燈面罩由于其復雜的特性,產品存在內斜向倒扣面,模具需要設計極其復雜的三級傳動內抽芯結構,來保證產品特征成型和順利脫模。內抽結構對模具精度要求極高,并且在產品A 級面會留下無法避免的鑲拼線,此鑲拼線需要在產品打合前期得到客戶的認可。圖D 是型芯和型腔的效果圖;圖E 為內抽芯機構的效果圖。

圖C 分型面效果圖

圖D ：型芯和型腔的效果圖

圖E 內抽芯機構的效果圖

(三)澆注系統的處理

熔融塑料經過壓力處理,會生成模具型腔通道,即經過注塑機噴嘴的作用,熔融塑料從模具型腔中流動,其所經過的通道。澆注系統由幾大部分所組成,分別為分流道、冷料、澆口和主流道。熔體在模具內部流動,其所流經的方向、壓力傳遞和排氣溢流都受到澆注系統的直接影響[3]。圖F 是利用Moldflow 分析出來的最優澆口位置。

圖F 最優澆口位置

從以上的分析可知,澆注系統采用主熱流道轉分流道的進澆形式,分流道斷面形狀應選擇梯形,澆口類型為潛伏式澆口。方便打開型腔后,實現主流道順利脫出,將分流道留在動模。潛伏式澆口能夠實現頂出機構運行時,面罩和分流道澆口自動脫離,減少人工剪澆口的工序。圖E為澆注系統效果圖。

圖E 澆注系統效果圖

(四)車燈面罩模架處理

通過模架作用,保證型芯和型腔的位置精度,實現產品頂出和分離。從成本角度上考慮,最好選用HASOC 標準模架。它能夠實現動模板和定模板開框,針對模具型腔的特點,利用動模鑲件、型芯和定模型腔鑲件這些零件。合理安排模具的各種結構,保證相關零件的尺寸間隙符合標準要求。

(五)冷卻系統處理

整個模具設計,冷卻系統是極為重要的環節,冷卻系統處理不當,會造成收縮失衡,從而致使塑件變形彎曲。車燈面罩特別容易出現這種狀況,一旦處理不當,它會嚴重變形。在設計冷卻系統時,要注意以下三個方面的問題：第一,控制好冷卻回路的通道結構和孔徑尺寸,保證易加工、易清潔。第二,控制好冷卻回路進出口水的溫差,避免溫差過大導致冷卻不均勻。第三,設置好冷卻回路數量,保證有足夠多的回路數量來調節產品的變形。

四、裝配模具的處理

利用NX 軟件設計出裝配圖,確保各個零件順利鏈接,由于零件與模型之間存在相關關系,因此在裝配模型時,要保證好零件與其匹配,保證其儲存空間符合設計要求。如果存在匹配問題,要對零件設計進行修改,保證裝配模型中的零件能自行更新,也可根據裝配環境,直接對零件設計進行修改,確保模具裝配合理科學。

五、結語

Moldflow 軟件具有強大的分析功能,而NX 軟件又具備良好的設計能力,將兩者統一結合起來,先用Moldflow 軟件對車燈面罩進行數據分析,根據分析的結果,為車燈面罩注塑模的設計提供數據支持和指明設計方向,降低設計困難度,保證設計的精準性,將設計周期盡可能縮短,保證設計質量和效率。