汽车注塑模具设计中Moldflow软件应用的价值分析

时间:2022-09-27 09:10:31

汽车注塑模具设计中Moldflow软件应用的价值分析

摘 要:铝合金材料在生产时容易发生气孔且成本高,重量偏重等缺陷,因此目前在汽车工业正在大力研究使用塑料制品来代替铝合金材料,减轻汽车重量,提高汽车发动机的性能,并取得了一定成就。本文主要讲述Moldflow软件在汽车注塑模具设计中的应用,希望能为相关人员带来一些帮助。

关键词:注塑模具 Moldflow软件 应用分析

中图分类号:TP391.77 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(c)-0018-01

自21世纪开始,CAE在汽车注塑模具的应用逐渐扩大,用来解决设计注塑模具时出现一些问题,Moldflow软件可以帮助设计人员及时发现模具存在的缺陷,优化设计方案。本文为更好的说明Moldflow软件在汽车注塑模具设计中的应用,先从Moldflow软件及塑件工艺相关知识说起。

1 Moldflow软件及塑件工艺特点

MOLDFLOW 软件可以对塑料模具进行防真模拟分析,通过分析结果,可以提前预测模具潜在的缺陷,为模具提供理论上的依据,提高产品的质量,克服了传统设计周期长的特点,提高了开模的成功率。本文所分析的塑件为汽车安全带上盖零件(如下图1),表面要求光滑,无翘曲、无裂纹等,结构形状复杂,为保证尺寸,需要周口部高度差要严格的要求,其他地方都有非常高的外观要求。在不影响分析结果的情况下,三维模型经Moldflow软件简化处理,以提高匹配性,将文件导入Moldflow软件新建立的文件中,由于塑件壁薄,选取双面型网络来提高分析的精度,划分功能完成后,再修补网络确保Moldflow软件网络质量满足分析要求。

2 Moldflow软件在汽车注塑模具设计中的应用

本文所用材料为为聚甲醛,根据所用材料,Moldflow软件初步选用工艺参数为模温40℃、v/p转换97%,熔体温度设定为220℃,保压时间10s,保压压力为填充压力的80%。在生产时进浇口为零件的重心处,经Moldflow软件分析变形量为0.85,不满足设计需要,发生变形原因是浇口处材料薄,流动不平衡的原因。

2.1 浇注系统的设计

借助Moldflow软件可以确定热流道喷嘴的位置和开闭时间,用来消除制品的熔接痕。以下以仪表板为例。在开始冲模时,依照顺序控制先打开初始喷嘴时塑料能够向两旁充填,只有到达其他浇口时,才能进行浇塑,提高之间的强度以及表面光滑度。在不建立流道的情况下,利用Moldflow软件直接使用点进浇的方式确定点数和浇口的大致位置,初步得出有6个热流道,其中主流道尺寸在D16~D18 mm内,分流道尺寸为D14 mm,有两个点是直浇口进浇,其余为扇形侧浇口,大端宽度为20 mm,小端厚度尺寸为1.5 mm,开闭时间根据模拟结果来进行确定,通过初期分析,先将填充时间设定为5 s,1号、3号与5号喷嘴控制阀开时间0 s,2号喷嘴控制阀开启时间3.5 s,4号喷嘴控制阀开启时间1.8s,6号喷嘴控制阀开启时间4.5 s,关闭时间均为30 s。由于材料具有压缩性,在注射时,熔体会向两端进行推进,熔体填满型腔后,结束保压过程。

完成上面过程后需要对浇注系统进行优化,主要是调整个别喷嘴的位置,其他不变的情况下,增设4个扇形浇口,各喷嘴控制阀的开启时间从1号到6号分别为0 s、2.4 s、23.4 s、1.9 s、0 s、0 s,关闭时间均为30 s,再次对控制阀的瞬间进行模拟,发现仪表板从外观上来看已消除了熔接痕迹。

2.2 优化注塑工艺参数

前文已设计了汽车制件浇注系统参数,并利用分析结果优化了时间控制参数,可以认为注射充填阶段的参数已满足设计要求,因此在优化工艺参数时仍然沿用上文的一些参数设定,如模温40℃、v/p转换97%,熔体温度设定为220℃,保压时间10 s,保压压力为填充压力的80%。但那是为了更好的设定实际试模时的工艺参数,减少翘曲变形,还需要对保压阶段的工艺参数进行优化。

通常情况下Moldflow软件推荐使用的保压曲线走向为先恒定,再逐渐减压,但那是在实际操作中,进行衰减保压比较困难,因此本文采用分段恒压-时间这种常用的保压方式。因v/p转换97%,也就是说产品在没有进行完全填充之前,系统就已经进入了保压阶段,就会造成初期制件有比较大的变形量,若不进行控制,就无法满足设计需要,因此本文在第一阶段设定为短时间的高保压,也就是说保压压力短时间内设定为100%,参考填充100%需要的时间,保压时间设定为4 s。第二阶段时保压压力恒定,通常情况下,保压压力设定为注射压力的80%,保压时间定为最大时刻与压力为零时刻时间的1/2,从结果中差的最大时刻时间为7.46 s,压力为零时刻时间为16.19 s,因此此阶段保压时间设定为(7.46+16.19)-4=7.82 s。第三阶段同样保压压力恒定,通常情况下,保压压力设定为注射压力的50%,后期压力逐渐减为零,保压时间有凝固时间来进行确定,主要是因为材料凝固后继续进行保压就造成了浪费,分析结果凝固时间在29.25 s,因此此阶段保压时间为29.25-7.82-4=17.43 s。

将上文保压阶段合成分段保压曲线,在采用优化后的工艺参数进行分析,可以得到与原始的参数相比而言,翘曲变形明显较小,符合设计要求。

3 结语

综上所述,本文以Moldflow软件及塑件工艺相关知识为起点,重点讲述了Moldflow软件在汽车注塑模具设计中的应用,发现Moldflow软件能够对注塑件的缺陷提前做防范,为设计方案和注射工艺提供理论依据,优化设计方案,提高塑件品质,减小试模次数。

参考文献

[1] 彭满华,刘斌.Moldflow软件在无绳电话机底盖模具设计中的应用[J].塑料科技,2009,37(2):50-54.

[2] 姜羡,赵明娟,陈炳辉,等.Moldflow在注塑模浇口优化设计中的应用[J].塑料,2010,39(4):15-17.

[3] 朱昱.Moldflow 软件在汽车零件注塑模具设计中的应用[J].陕西煤炭,2009(6):109-110.

上一篇:一种基于聚类预测模型的动态多目标进化算法 下一篇:基于图像采集的电梯控制粒子群算法研究