基于cae技术及优化理论的汽车保险杠注塑成型工艺研究

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1、摘要摘要注塑成型是塑料加工的重要成型方法之一，但是在模具生产过程中总会存在众多的缺陷。特别是诸如汽车保险杠、仪表盘这类长条形大曲面特征的大型注塑件，其主要的成型缺陷有翘曲变形较大，局部地方有缩痕和明显的熔接线。如何改善注塑件的缺陷是工程技术人员必须面对的问题，目前工厂实际仅仅依靠传统的经验、技术诀窍和不断尝试。而注塑模CAE技术可在模具制造之前，在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计中潜在的缺陷，改变了依靠经验和直觉，反复试模、修模的传统设计方法。针对江铃生产的某款汽车保险杠出现的缩痕问题，在深入分析缩痕缺陷产生原因及其控制方法的基础上，以注塑成型

2、分析软件Moldflow为工具，建立了汽车保险杠的有限元模型，进行了注塑成型过程的数值模拟。根据数值模拟的结果，对原有浇注系统提出改进方案。并通过比较不同方案下的熔接线、翘曲变形、缩痕指数等重要结果，得出了最佳的浇注系统设计方案。运用正交实验设计和数值模拟，深入研究了各工艺参数对保险杠缩痕缺陷的影响，并通过方差分析得出了影响该保险杠缩痕缺陷的显著性因素为熔体温度、模具温度、注射时间、保压压力、冷却时间。然后运用响应曲面建模技术建立了主要工艺参数和缩痕缺陷之间的非线性映射关系模型，并用优化组合遗传算法得到了降低缩痕缺陷的优化工艺参数。最后以优化得到的浇注系统和工艺参数在工厂进

3、行实际注塑实验，实验结果比较满意，得到的制件基本上无明显缩痕，从而验证了CAE分析和优化算法的准确性。关键词：汽车保险杠；缩痕；浇注系统；响应曲面法；遗传算法ABSTRACTInjectionmoldingisanimportantmoldingmethodinplasticprocessing．Howevertherearealwaysmanydefectsinthemoldingproducingprocess．Specially,themajordefectsforthelarge—scaleplasticssuchasautomobile，instrumentpan

4、el、析mthecharacteristicoflongstripandlargecurvedfacearewarp，sinkmarkandweldlines．Howtoreducethedefectsismustbefacedproblemforengineers．T}：cscdefectsaresolvedonlyrelyingonexperience，skillsandtrialsonthefactorypractice．TheinjectionmouldCAECananalyzeandsimulatethemoldingprocessincomputerandfor

5、ecastthedisadvantagesofthedesignbeforetheinjectionmouldsaremade．Thischangesthetraditionalwaythatdependsonexperienceandintuitiontotestandmodifymouldoverandover．Aimingatthesinkmarksproblemofanautomobilebumper,basedonsummaryofthecauseandcontrolmethodsofsinkmarks，thispapercreatethefiniteelemen

6、tmodelbyMoldflowsoftware，andcarrythroughthesimulationofinjectionmoldingprocedures．Accordingtotheresultofnumericalsimulation,improvedrunningsystemisproposed．Throughcomparingtheimportantsimulatingresultsabouttheweldlines，warpagedeformation，sinkmarks，thebestgatingisreceived．Thentheimpactsofdi

7、fferentprocessingparametersonsinkmarksareresearchedusingTaguchiexperimentdesignandnumericalsimulation．Theresultshowthatmelttemperature，moldtemperature，injectiontime，packingpressure，cooltimehavethemostsignificanteffectonsinkmarks．Thenon-linerrelationshipbetween