基于气辅成型和cae模拟研究技术大型精密汽车保险杠注塑模具设计

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时间:2017-12-05

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1、基于气辅成型和CAE模拟研究技术大型精密汽车保险杠注塑模具设计  摘要:本课题通过气辅注塑CAE模拟分析技术,完成了大型精密汽车保险杠注塑模具的三维数字化设计。并通过计算机完成汽车保险杠模具气辅注塑的仿真过程,模拟熔体及气体在型腔内的流动及穿透情况,定量地给出成型过程中的状态参数(如压力、温度、速度等),根据分析结果,改进气道的布局、尺寸,优化成型工艺参数和模具设计,从而改变了过去那种单靠人为经验来设计模具浇口位置及尺寸,需要多次试模,反复修改,才能最后设计定型和制造模具的落后方法。关键词:注塑成型;翘曲变形;CAE

2、;工艺参数0前言在汽车行业,用塑料代替金属来制造汽车保险杠已成为一个重要发展趋势,9塑料保险杠制作可通过注塑模具批量完成,因汽车保险杠结构复杂,尺寸大,所以其相应注塑模具结构也比较复杂,且模具外形尺寸大、体积重,注射时还常常会遇到成型困难和工艺范围狭窄等问题,为解决类似问题,传统的大型汽车保险杠在模具设计时,其浇注系统常采用热流道,同时增加浇口数目,其结果浇注过程中产生模具型腔充填很难均衡现象,且产品熔接痕数目增多,严重影响制品的外观、质量、力学性能等一系列问题。气辅注射成型技术作为一种创新的注射成型工艺,突破了传统

3、注射成型的局限性,它可以在注塑件内部注入高压气体代替熔体进行注射保压,从而降低了注射压力和锁模力,用小型注射机成型较大塑件,降低能耗,有效消除塑件表面缩痕,减小制品翘曲变形、提高表面质量、缩短生产周期等等,且其材料适用性好,产品轻量化、质量高。再加上运用先进的注塑CAE模拟分析技术,可将热流道的数量和进浇口的位置等通过分析进行合理优化,确定合理的热流道点数,有效控制和减少产品表面熔接痕位置和数量,实现产品重要外观不出现熔接线,满足塑件产品外观质量要求,提高产品合格率。本课题是校企合作研发的HWQ-B50大型精密汽车保

4、险杠模具设计课题,研发中创新运用气辅注塑及CAE模拟分析技术,并结合CAD/CAM/CAE等模具数字化设计与制造新技术,实现了大型精密汽车保险杠模具数字化设计、制造的研发,并实现了其产业化,为企业获得了很大的经济效益。1HWQ-B50大型精密汽车保险杠模具设计1.1HWQ-B50汽车保险杠结构分析HWQ-B50汽车保险杠塑件如图1所示,最大外形尺寸为1786mm×558mm×531mm,平均料厚4mm。且要求表面光洁、线条清晰。该塑件大,且结构复杂,用于生产其塑件的注塑模具抽芯机构多,9类似为一个中等程度的工作母机;

5、模具浇注系统采用热流道,需要通过电加热;型腔、型芯及冷却系统复杂,型腔与浇注系统的热流道相互矛盾;制品顶出系统复杂,需用液压和机械联合顶出。从如图1所示的塑件A-A局部截面看,此产品模具设计宜采用内分型,以减少分型线对产品外观的影响,产品脱模,整体弯曲3.0mm,并且动作要求开模和顶出同步。内部结构采用导轨运动,抽出型芯,通常分模线应在大面表面上,但为确保车身外饰件要求表面光洁、线条美观、流畅的目的,确定在底侧部进行分模,确保塑件表面无分模痕迹。图1HWQ-B50汽车保险杠塑件1.2应用Moldflow软件对塑件进行

6、气辅CAE模拟分析,确定浇口、气口位置与数量通过Moldflow软件在计算机上完成HWQ-B50汽车保险杠注塑模具气辅注塑仿真过程及各种模拟分析,根据分析结果,调整熔体浇口、气口位置、流道尺寸和气道尺寸的优化以及气道的合理布置。1)进行网格划分应用UG软件建立stl格式的HWQ-B50汽车保险杠三维数字化模型,导入Moldflow软件,9对其进行网格划分和修补,确保制品模型的单元网格匹配率、连通区域数值、网格交叉和完全重叠网格数值、未配向单元数值以及匹配度和最大纵横比完全满足Moldflow的分析要求。2)设定成型分

7、析工艺参数由塑件材料:PP+EPDM+T20改性材料,设定相关成型分析工艺参数为:最大注射压力为55MPa,气体注射压力为20MPa,模温50℃,熔体温度为230℃,延迟时间为25s,气道的等效直径为9.6mm,冷却时间为22s。3)确定浇口、气口位置及数量通过Moldflow软件首先对制件进行最佳浇口、气口位置分析,了解塑件浇口选取的位置,如图2中深兰色部分所示,确保塑件成型均匀、完整、无缺陷等。为了进一步确定浇口、气口位置与数量。根据塑件结构分析,模具结构的初步设计以及多次成型流动分析,采用对称6点同一侧面浇口的

8、方案,如图3所示。4)塑件气辅CAE模拟分析,进一步优化浇注系统的设计应用Moldflow软件对塑件初步设计方案进行气辅CAE模拟分析,模拟熔体填充、保压、冷却情况,分析制品注塑中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况,9为避免注射熔体量不足、气体压力过大、气穴、吹穿、表面凹陷等的发生。根据分析结果,调整熔体浇口、气口位置、

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