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

《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》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

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、