基于Moldflow 汽車內飾儲物箱箱體成型參數分析

張鳳梅 馮珂欣 李 博

（1、唐山學院，河北 唐山063000 2、北京郵電大學，北京102206）

1 概述

CATIA 是法國Dassault System 公司的CAD/CAE/CAM 一體化軟件,它的集成解決方案覆蓋航空航天、汽車制造、消費品等所有產品設計與制造領域, 其特有的混合建模技術更是推動著企業競爭力的提高。而美國Moldflow 公司是從事注塑成型CAE軟件和咨詢的專業公司,一直主導塑料成型CAE 軟件市場。近幾年在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領域得到了廣泛應用[1-5]。Moldflow 軟硬件技術為制件設計、模具設計、注塑生產等提供了非常有價值的信息和建議,對提高制品質量、試模成功率及降低成本等都有著重大的技術經濟意義[6]。

2 研究對象的工藝性分析

以汽車內飾儲物箱箱體為研究對象,塑件如圖1 所示。該塑件采用PC/ABS 材料,密度取1.2g/cm3,PC/ABS 的流動性非常好[7],在汽車內飾方面應用極其廣泛。該塑件壁厚為1～2.5mm,有三個方向分型側抽芯。考慮脫模問題,在塑件表面設計一定的脫模斜度。在內板上設計了加強筋,均取拔模角度1°,加強肋部分不可見,故其精度取MT6,內部儲物空間要取放東西,其表面精度取MT5; 箱體內部儲物空間的表面粗糙度比箱體外表面低2 個等級。

圖1 汽車儲物箱箱體

3 Moldflow 分析結果

將利用CATIA 軟件生成的三維模型導入Moldflow 流動分析軟件,以便獲得成型參數。

3.1 澆口位置分析

為克服熔接痕, 采用充型快且簡化模具結構的直接澆口,并設在箱體外表面。將澆注系統和制件在實體設計模塊利用執行布爾運算的方法,通過Boolean Operation 工具欄的Add 命令進行合并,另存為. stl 格式,按照初選注射機型號xs-zy-1000 進行分析。步驟:導入由CATIA 建立模型→劃分網格→網格質量檢查與修復→選擇分析類型→選擇材料→設定成型工藝→分析并得出結果。澆口最佳位置,根據顏色判斷,如圖2 的A 處所示。本次分析結果與預選澆口位置剛好一致, 驗證了澆口位置選擇的合理性。

圖2 澆口位置分析

3.2 流動阻力和沖型時間分析

流動阻力如圖3 的B 處所示:最佳澆口位置的顯示結果為藍色,流動阻力最低。澆口位于如圖4 所示C 處深藍色區域時,總的填充時間為1.717s。

圖3 流動阻力分析

圖4 充型時間分析

3.3 注射和保壓分析

最大注塑壓力出現在1.717s 時間的時候, 此時發生速度與壓力的轉換,之后進入了保壓階段,保壓時間為10s 左右。整個注射過程的詳細分析結果如圖5 所示。填充末端壓力為45MPa,分析結果如圖6 所示。

圖5 注射壓力隨時間變化分析

圖6 填充末端壓力分析

3.4 熔接痕位置分析

熔接痕是兩股或兩股以上的料流相遇并熔合時所形成的痕跡,其存在可以影響制品的表面質量,嚴重的將引起塑件報廢。由圖7 所示熔接痕位置可以看到, 熔接痕主要集中在塑件背面區域,該區域不影響塑件使用要求。

圖7 熔接痕位置

4 汽車儲物箱箱體模具設計

在CATIA 軟件中,應用Mold Tooling Design 時,將在Core &Cavity Design 中設計完成的Molded Part 調入。針對一模一腔設計, 進入Assemble Design , 利用Move 工具欄上Manipulation Parameter 對話框對Molded Part 進行旋轉, 然后再利用Constrains 工具欄上的偏移命令完成具體位置的設置[9],模具三維造型如圖8 所示: 根據以上成型參數分析, 該模具在xs-zy-1000 注射機上成型,模架為600mm×700mm,定模由定模板和定模座板組成, 動模為一塊動模板, 分型面選在最大截面處。主澆道采用倒錐形,澆口采用直接澆口,Z 字形頭冷料井。采用導柱及導套導向,采用六根頂桿頂出。側向分型抽芯有兩個方向采用斜導柱, 另外一個抽拔距較大的采用液壓缸側向抽芯機構完成。冷卻系統采用直流式冷卻。

圖8 模具三維造型

開模時,動模部分向下移動,兩側滑塊沿著斜導柱抽芯,由于抽芯距較小,先行抽出。由于箱體腔體部分側滑塊還未抽出,塑件開模后留在動模一側, 腔體側滑塊在液壓缸的帶動下進行側抽,注射機推動推桿固定板帶動推桿推動塑件,同時燕尾槽的設計有效地防止了液壓缸與推出機構配合不同步時產生卡死現象的出現。

5 結論

Moldflow 軟件擁有完善的模擬分析工具,能夠對絕大多數熱塑性塑料和熱固性塑料的注塑成型過程進行模擬[6],對模具進行可行性方案分析,預測注射時會產生的缺陷,對完善模具結構、避免造成生產損失等有重要的現實意義。