汽车内饰件气辅注塑工艺模拟分析

摘 要：在分析制件结构及其工艺的基础上，简述了模型前的处理，从确定浇口及进气口位置和气辅注射工艺模拟分析两个方面进行了注塑模拟分析，在实验验证中获得了与模拟分析一致的结果。

关键词：Moldflow；气辅注射成型；模拟分析；工艺参数；汽车内饰件

作为一种新型的塑料加工技术，气体辅助注射成型（ gas-assisted injection molding，简称GAIM）可以有效的提高产品的精度和解决产品的变形问题，从而达到减少塑料材料的使用和模具设计周期缩短的目的。气辅成型技术的使用范围非常的广泛，从汽车内饰件到大型家具、家电外壳和手柄等都可见该种技术的应用。本文以汽车内饰件为例，在Moldflow的MPI/GAIM的帮助下模拟分析了气体辅助注射。

一、制件结构和工艺分析

图1为零件结构的三维模型图，采用基本壁厚为25毫米的改性PP作为零件的材料，在截面的设计上，选择了壁厚可达20毫米的三角形形状。由于普通注射工艺的缺陷造成必须采用可以适应该零件的壁厚和形状结构的复杂的气辅注射成型工艺成型。

二、模型前处理

就目前而言，Moldflow的MPI/GAIM分析模块支持的是3D网格和Midplane网络。另者，基于零件复杂的结构和提取困难的中性面考虑，在本文中使用了3D网格来对零件进行划分。3D网格有着非常明显的优势，其设计出的模型质量高。自动设置气道、分析精度高。但是3D网格操作繁琐，处理复杂麻烦，且对计算机的性能要求特别高。图2为局部3D网格划分图。

三、注塑模拟分析

1.确定浇口及进气口位置

基于对最佳浇口位置、零件结构、气辅注射工艺等考虑，选定了图3中所示的a、b两个为，选定c点作为气体注射点。

2.气辅注射工艺模拟分析

选定50℃作为模具温度，选定230℃作为熔体温度，采取欠料注射方式，零件末端开设溢料槽以确保厚壁气体的溢出。

（1）对方案1模拟结果的分析 将a选定为浇口的位置，在浇口的60毫米左右的地方设定为进气口，在气体最大气压为6MPa的情况下将欠料注射进去，溢料槽选定的尺寸为边长等于40毫米的正方体。图4为气体时间的数值模拟，图5为流动前沿温度分布情况，图6为充填时间的数值模拟。

图4 气体时间的数值模拟 图5为流动前沿温度分布情况

图6为充填时间的数值模拟

由图4-图6可以得到如下的信息，图4中显示了虽然厚壁被气体给掏空了，但是由于熔体温度较高而导致进气口处会出现大量气体渗透；图5显示温差在26℃左右的时候，料流前锋的温度高达200℃以上，二者之间的温差达25℃以上，这超过了Moldflow料流前锋要求的最大温度为20℃的要求；图6显示当充填体积达到85%左右的时候，充填物容易产生迟滞，由此造成迟滞痕的出现。

（2）对方案2模拟结果的分析，将b选定为浇口的位置，在浇口的80毫米左右的地方设定为进气口，在气体最大气压为6MPa的情况下将欠料注射进去，溢料槽选定的尺寸为长、宽为40毫米、高位20毫米的长方体。图7为气体时间的数值模拟，图8为流动前沿温度分布情况，图9为充填时间的数值模拟。

图7为气体时间的数值模拟 图8为流动前沿温度分布情况 图9为充填时间的数值模拟

由图7-图9可以得到如下的信息，图7中显示了在厚壁被气体给掏空的同时，进气口处并不会出现大量气体渗透；图8显示温差在26℃左右的时候，料流前锋的温度高达210℃以上，二者之间的温差达18℃以上，这符合Moldflow料流前锋要求的最大温度为20℃的要求；图9显示当充填体积基本填充完毕之后，充填迟滞的情况出现的概率要小很多，但是仍然可能造成迟滞痕的出现。

（3）方案1和方案2的结果比较 通过对方案1和方案2结果的比较和分析可以发现方案2要优于方案1，故而使用方案2进行实例验证。

四、实例验证

采取相同的数值，将方案2 的设计模型运用于实际的生产中，得到的成型零件如图10所示。根据实际生产出的零件可以发现其表面光滑，无迟滞痕出现，故而本次研究选择了合理的气辅注射成型方案。

图10 实际生产的汽车内饰件

五、小结

通过本次研究可以发现，进气口与浇口之间要选择一定的距离，确保熔体由于温度过高而不能及时的冷却出现的气体渗漏问题。在熔体充填厚壁的时候要注意料流温度降低而出现的短射现象。选择合适的气体延迟时间确保欠料注射的时候没有迟滞痕出现。

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