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.