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《基于氣輔成型和cae模擬研究技術(shù)大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于氣輔成型和CAE模擬研究技術(shù)大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計 摘要：本課題通過氣輔注塑CAE模擬分析技術(shù)，完成了大型精密汽車保險杠注塑模具的三維數(shù)字化設(shè)計。并通過計算機完成汽車保險杠模具氣輔注塑的仿真過程，模擬熔體及氣體在型腔內(nèi)的流動及穿透情況，定量地給出成型過程中的狀態(tài)參數(shù)（如壓力、溫度、速度等），根據(jù)分析結(jié)果，改進氣道的布局、尺寸，優(yōu)化成型工藝參數(shù)和模具設(shè)計，從而改變了過去那種單靠人為經(jīng)驗來設(shè)計模具澆口位置及尺寸，需要多次試模，反復(fù)修改，才能最后設(shè)計定型和制造模具的落后方法。關(guān)鍵詞：注塑成型；翹曲變形；CAE
2、；工藝參數(shù)0前言在汽車行業(yè)，用塑料代替金屬來制造汽車保險杠已成為一個重要發(fā)展趨勢，9塑料保險杠制作可通過注塑模具批量完成，因汽車保險杠結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，所以其相應(yīng)注塑模具結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，且模具外形尺寸大、體積重，注射時還常常會遇到成型困難和工藝范圍狹窄等問題，為解決類似問題，傳統(tǒng)的大型汽車保險杠在模具設(shè)計時，其澆注系統(tǒng)常采用熱流道，同時增加澆口數(shù)目，其結(jié)果澆注過程中產(chǎn)生模具型腔充填很難均衡現(xiàn)象，且產(chǎn)品熔接痕數(shù)目增多，嚴(yán)重影響制品的外觀、質(zhì)量、力學(xué)性能等一系列問題。氣輔注射成型技術(shù)作為一種創(chuàng)新的注射成型工藝，突破了傳統(tǒng)
3、注射成型的局限性，它可以在注塑件內(nèi)部注入高壓氣體代替熔體進行注射保壓，從而降低了注射壓力和鎖模力，用小型注射機成型較大塑件，降低能耗，有效消除塑件表面縮痕，減小制品翹曲變形、提高表面質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期等等，且其材料適用性好，產(chǎn)品輕量化、質(zhì)量高。再加上運用先進的注塑CAE模擬分析技術(shù)，可將熱流道的數(shù)量和進澆口的位置等通過分析進行合理優(yōu)化，確定合理的熱流道點數(shù)，有效控制和減少產(chǎn)品表面熔接痕位置和數(shù)量，實現(xiàn)產(chǎn)品重要外觀不出現(xiàn)熔接線，滿足塑件產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求，提高產(chǎn)品合格率。本課題是校企合作研發(fā)的HWQ-B50大型精密汽車保
4、險杠模具設(shè)計課題，研發(fā)中創(chuàng)新運用氣輔注塑及CAE模擬分析技術(shù)，并結(jié)合CAD/CAM/CAE等模具數(shù)字化設(shè)計與制造新技術(shù)，實現(xiàn)了大型精密汽車保險杠模具數(shù)字化設(shè)計、制造的研發(fā)，并實現(xiàn)了其產(chǎn)業(yè)化，為企業(yè)獲得了很大的經(jīng)濟效益。1HWQ-B50大型精密汽車保險杠模具設(shè)計1.1HWQ-B50汽車保險杠結(jié)構(gòu)分析HWQ-B50汽車保險杠塑件如圖1所示，最大外形尺寸為1786mm×558mm×531mm，平均料厚4mm。且要求表面光潔、線條清晰。該塑件大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于生產(chǎn)其塑件的注塑模具抽芯機構(gòu)多，9類似為一個中等程度的工作母機；
5、模具澆注系統(tǒng)采用熱流道，需要通過電加熱；型腔、型芯及冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，型腔與澆注系統(tǒng)的熱流道相互矛盾；制品頂出系統(tǒng)復(fù)雜，需用液壓和機械聯(lián)合頂出。從如圖1所示的塑件A-A局部截面看，此產(chǎn)品模具設(shè)計宜采用內(nèi)分型，以減少分型線對產(chǎn)品外觀的影響，產(chǎn)品脫模，整體彎曲3.0mm，并且動作要求開模和頂出同步。內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)軌運動，抽出型芯，通常分模線應(yīng)在大面表面上，但為確保車身外飾件要求表面光潔、線條美觀、流暢的目的，確定在底側(cè)部進行分模，確保塑件表面無分模痕跡。圖1HWQ-B50汽車保險杠塑件1.2應(yīng)用Moldflow軟件對塑件進行
6、氣輔CAE模擬分析，確定澆口、氣口位置與數(shù)量通過Moldflow軟件在計算機上完成HWQ-B50汽車保險杠注塑模具氣輔注塑仿真過程及各種模擬分析，根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整熔體澆口、氣口位置、流道尺寸和氣道尺寸的優(yōu)化以及氣道的合理布置。1）進行網(wǎng)格劃分應(yīng)用UG軟件建立stl格式的HWQ-B50汽車保險杠三維數(shù)字化模型，導(dǎo)入Moldflow軟件，9對其進行網(wǎng)格劃分和修補，確保制品模型的單元網(wǎng)格匹配率、連通區(qū)域數(shù)值、網(wǎng)格交叉和完全重疊網(wǎng)格數(shù)值、未配向單元數(shù)值以及匹配度和最大縱橫比完全滿足Moldflow的分析要求。2）設(shè)定成型分
7、析工藝參數(shù)由塑件材料：PP+EPDM+T20改性材料，設(shè)定相關(guān)成型分析工藝參數(shù)為：最大注射壓力為55MPa，氣體注射壓力為20MPa，模溫50℃，熔體溫度為230℃，延遲時間為25s，氣道的等效直徑為9.6mm，冷卻時間為22s。3）確定澆口、氣口位置及數(shù)量通過Moldflow軟件首先對制件進行最佳澆口、氣口位置分析，了解塑件澆口選取的位置，如圖2中深蘭色部分所示，確保塑件成型均勻、完整、無缺陷等。為了進一步確定澆口、氣口位置與數(shù)量。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)分析，模具結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計以及多次成型流動分析，采用對稱6點同一側(cè)面澆口的
8、方案，如圖3所示。4）塑件氣輔CAE模擬分析，進一步優(yōu)化澆注系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用Moldflow軟件對塑件初步設(shè)計方案進行氣輔CAE模擬分析，模擬熔體填充、保壓、冷卻情況，分析制品注塑中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，9為避免注射熔體量不足、氣體壓力過大、氣穴、吹穿、表面凹陷等的發(fā)生。根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整熔體澆口、氣口位置、
