基于Moldflow 汽车内饰储物箱箱体成型参数分析

张凤梅 冯珂欣 李 博

（1、唐山学院，河北 唐山063000 2、北京邮电大学，北京102206）

1 概述

CATIA 是法国Dassault System 公司的CAD/CAE/CAM 一体化软件,它的集成解决方案覆盖航空航天、汽车制造、消费品等所有产品设计与制造领域, 其特有的混合建模技术更是推动着企业竞争力的提高。而美国Moldflow 公司是从事注塑成型CAE软件和咨询的专业公司,一直主导塑料成型CAE 软件市场。近几年在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用[1-5]。Moldflow 软硬件技术为制件设计、模具设计、注塑生产等提供了非常有价值的信息和建议,对提高制品质量、试模成功率及降低成本等都有着重大的技术经济意义[6]。

2 研究对象的工艺性分析

以汽车内饰储物箱箱体为研究对象,塑件如图1 所示。该塑件采用PC/ABS 材料,密度取1.2g/cm3,PC/ABS 的流动性非常好[7],在汽车内饰方面应用极其广泛。该塑件壁厚为1～2.5mm,有三个方向分型侧抽芯。考虑脱模问题,在塑件表面设计一定的脱模斜度。在内板上设计了加强筋,均取拔模角度1°,加强肋部分不可见,故其精度取MT6,内部储物空间要取放东西,其表面精度取MT5; 箱体内部储物空间的表面粗糙度比箱体外表面低2 个等级。

图1 汽车储物箱箱体

3 Moldflow 分析结果

将利用CATIA 软件生成的三维模型导入Moldflow 流动分析软件,以便获得成型参数。

3.1 浇口位置分析

为克服熔接痕, 采用充型快且简化模具结构的直接浇口,并设在箱体外表面。将浇注系统和制件在实体设计模块利用执行布尔运算的方法,通过Boolean Operation 工具栏的Add 命令进行合并,另存为. stl 格式,按照初选注射机型号xs-zy-1000 进行分析。步骤:导入由CATIA 建立模型→划分网格→网格质量检查与修复→选择分析类型→选择材料→设定成型工艺→分析并得出结果。浇口最佳位置,根据颜色判断,如图2 的A 处所示。本次分析结果与预选浇口位置刚好一致, 验证了浇口位置选择的合理性。

图2 浇口位置分析

3.2 流动阻力和冲型时间分析

流动阻力如图3 的B 处所示:最佳浇口位置的显示结果为蓝色,流动阻力最低。浇口位于如图4 所示C 处深蓝色区域时,总的填充时间为1.717s。

图3 流动阻力分析

图4 充型时间分析

3.3 注射和保压分析

最大注塑压力出现在1.717s 时间的时候, 此时发生速度与压力的转换,之后进入了保压阶段,保压时间为10s 左右。整个注射过程的详细分析结果如图5 所示。填充末端压力为45MPa,分析结果如图6 所示。

图5 注射压力随时间变化分析

图6 填充末端压力分析

3.4 熔接痕位置分析

熔接痕是两股或两股以上的料流相遇并熔合时所形成的痕迹,其存在可以影响制品的表面质量,严重的将引起塑件报废。由图7 所示熔接痕位置可以看到, 熔接痕主要集中在塑件背面区域,该区域不影响塑件使用要求。

图7 熔接痕位置

4 汽车储物箱箱体模具设计

在CATIA 软件中,应用Mold Tooling Design 时,将在Core &Cavity Design 中设计完成的Molded Part 调入。针对一模一腔设计, 进入Assemble Design , 利用Move 工具栏上Manipulation Parameter 对话框对Molded Part 进行旋转, 然后再利用Constrains 工具栏上的偏移命令完成具体位置的设置[9],模具三维造型如图8 所示: 根据以上成型参数分析, 该模具在xs-zy-1000 注射机上成型,模架为600mm×700mm,定模由定模板和定模座板组成, 动模为一块动模板, 分型面选在最大截面处。主浇道采用倒锥形,浇口采用直接浇口,Z 字形头冷料井。采用导柱及导套导向,采用六根顶杆顶出。侧向分型抽芯有两个方向采用斜导柱, 另外一个抽拔距较大的采用液压缸侧向抽芯机构完成。冷却系统采用直流式冷却。

图8 模具三维造型

开模时,动模部分向下移动,两侧滑块沿着斜导柱抽芯,由于抽芯距较小,先行抽出。由于箱体腔体部分侧滑块还未抽出,塑件开模后留在动模一侧, 腔体侧滑块在液压缸的带动下进行侧抽,注射机推动推杆固定板带动推杆推动塑件,同时燕尾槽的设计有效地防止了液压缸与推出机构配合不同步时产生卡死现象的出现。

5 结论

Moldflow 软件拥有完善的模拟分析工具,能够对绝大多数热塑性塑料和热固性塑料的注塑成型过程进行模拟[6],对模具进行可行性方案分析,预测注射时会产生的缺陷,对完善模具结构、避免造成生产损失等有重要的现实意义。