張永超

摘要：汽車(chē)制造業(yè)的飛速發(fā)展，促使汽車(chē)零件模具需求量逐年提升。一直以來(lái)，人們?cè)陂_(kāi)展模具設(shè)計(jì)時(shí)，都是根據(jù)自身設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成的，這也導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量難以可靠保證。為此，本文便以某車(chē)窗玻璃導(dǎo)槽作為分析實(shí)例，探討了Moldflow軟件在汽車(chē)零件注塑模具設(shè)計(jì)中的具體運(yùn)用，利用該軟件能夠?qū)ζ?chē)注塑模具的冷卻方式及其最佳交口位置進(jìn)行科學(xué)分析。此外，還能針對(duì)注塑模具設(shè)計(jì)中存在的困氣現(xiàn)象、翹曲變形等質(zhì)量缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬分析，以使試模次數(shù)得到有效降低，進(jìn)而提高汽車(chē)注塑模具的設(shè)計(jì)效率及質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Moldflow軟件;汽車(chē)零件;注塑模具;模具設(shè)計(jì)

引言

自上世紀(jì)50年代起，我國(guó)便開(kāi)始發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)變得愈發(fā)雄厚，汽車(chē)產(chǎn)量更是逐年增長(zhǎng)，比亞迪、紅旗等汽車(chē)品牌產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得富有中國(guó)鮮明特色的汽車(chē)產(chǎn)品開(kāi)始走向全世界。隨著汽車(chē)產(chǎn)品性能的不斷提升，越來(lái)越多的塑料制品被應(yīng)用于汽車(chē)之中，這也使汽車(chē)對(duì)塑料零件注塑模具有了更大的需求量。汽車(chē)設(shè)計(jì)人員在對(duì)注塑模具進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要通過(guò)Moldflow軟件來(lái)對(duì)模具及零件成型過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行模擬與發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而使注塑模具設(shè)計(jì)方案得到便捷、高效地修改，從而使注塑模具生產(chǎn)周期得到縮短的同時(shí)，提高注塑模具制造質(zhì)量。以下便對(duì)Moldflow軟件在汽車(chē)注塑模具設(shè)計(jì)中的相關(guān)運(yùn)用進(jìn)行研究。

1 Moldflow軟件介紹

在汽車(chē)制造領(lǐng)域中，Moldflow軟件是對(duì)汽車(chē)注塑模具進(jìn)行成型仿真的重要工具。該軟件可幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)汽車(chē)中的大量的塑料零件進(jìn)行驗(yàn)證優(yōu)化，從而起到精簡(jiǎn)注塑成型流程、提高注塑模具設(shè)計(jì)質(zhì)量的作用。通過(guò)Moldflow軟件的應(yīng)用，能夠使設(shè)計(jì)人員對(duì)零件的壁厚、材料交口位置、幾何形狀等內(nèi)容進(jìn)行仿真分析，進(jìn)而使設(shè)計(jì)人員能夠在Moldflow軟件提供的幾何圖形支持下做出合理、科學(xué)的最終設(shè)計(jì)決策。通過(guò)Moldflow軟件能夠確保并行工程環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對(duì)注塑成型從制品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)到注塑工藝的確定，進(jìn)而有效解決了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度緩慢的問(wèn)題。設(shè)計(jì)人員可以利用Moldflow軟件對(duì)不同澆口位置、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)等工藝條件進(jìn)行模擬對(duì)比分析，以便于制定出最佳的注塑模具設(shè)計(jì)方案。采用Moldflow軟件可對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使試模次數(shù)得以大幅降低，開(kāi)模成功率顯著提高，注塑成型工藝得到有效優(yōu)化，并節(jié)約了大量的產(chǎn)品制造成本，生產(chǎn)企業(yè)也由此具備了更大的利潤(rùn)空間。

2注塑模具的工藝性

本文將車(chē)窗玻璃導(dǎo)槽作為分析實(shí)例，該零件由熱塑性聚氨酯彈性體橡膠（TPU）制成，因車(chē)窗玻璃導(dǎo)槽在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要保持良好的美觀性，所以需要保證零件表面的平整性和光滑性，不能出現(xiàn)裂紋，皺褶和翹曲等質(zhì)量缺陷[1]。要想使上蓋零件和下蓋零件得以順利組裝，還要對(duì)該零件的周口部高度差進(jìn)行控制。所以，該零件在成型時(shí)需要確保零件表面不會(huì)出現(xiàn)翹曲變形問(wèn)題，同時(shí)保證零件表面的成型精度。

3模擬結(jié)果

3.1澆口位置分析

在對(duì)車(chē)窗玻璃導(dǎo)槽進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其澆口位置及數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，以確保注塑壓力與保壓壓力的傳遞有效性[2]。一般來(lái)說(shuō)，在選擇澆口位置時(shí)，主要是依據(jù)設(shè)計(jì)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，這使最終澆口位置在選擇過(guò)程中，需要多次試模，而這勢(shì)必會(huì)投入大量的物力與財(cái)力。利用Moldflow軟件則可實(shí)現(xiàn)對(duì)澆口位置的最佳選擇，Moldflow軟件能夠以模具型腔內(nèi)熔料流動(dòng)平衡作為分析角度，特別是對(duì)于需要多點(diǎn)近郊的塑料模具，這使得該軟件在運(yùn)用過(guò)程中擁有極高的參考價(jià)值。在進(jìn)行注塑模具設(shè)計(jì)中，除了要對(duì)型腔填充進(jìn)行考慮以外，更要對(duì)模具成型機(jī)構(gòu)進(jìn)行考慮。因此，某些情況下選擇的最佳澆口位置是難以滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)要求的，而這便要結(jié)合具體問(wèn)題來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的分析，通過(guò)Moldflow軟件分析可知，最佳進(jìn)澆口位于零件重心位置，這樣澆品內(nèi)的熔料在流動(dòng)時(shí)是最平衡和均勻的。不過(guò)，生產(chǎn)商指出零件重心位置屬于工作平面，該位置不能存在澆口，但其指定的澆口位置卻難以保證熔料在澆品中的流動(dòng)平衡性和均勻性，通過(guò)Moldflow軟件分析可知零件是無(wú)法達(dá)到使用要求的。

3.2翹曲變形問(wèn)題的分析

在用Moldflow軟件開(kāi)展翹曲分析時(shí)，需要事先優(yōu)化冷卻分析與充填方式，在獲得合理結(jié)果以后，方可開(kāi)展翹曲分析，其目的在于能夠?qū)Ξa(chǎn)品成型過(guò)程中可能產(chǎn)生變形翹曲等問(wèn)題的原因進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。Moldflow軟件所得出的翹曲分析結(jié)果取決于網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型和工藝參數(shù)。注塑模具在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)嚴(yán)重的翹曲變形，其根源在于生產(chǎn)商指定的澆口位置材料過(guò)薄，從而使熔料在流動(dòng)及填充過(guò)程中受到了阻礙，造成流動(dòng)不均勻、不平衡。在模具保壓過(guò)程中，難以對(duì)壓力進(jìn)行全面?zhèn)鬟f，進(jìn)澆口周?chē)哿显诶鋮s過(guò)程中堆積于薄壁處，致使模具的上表面和下表面產(chǎn)生了較大的溫差，從而使零件保壓受到了較大影響。要想使翹曲變形問(wèn)題得到改善，就需要對(duì)冷卻條件進(jìn)行變更，定模側(cè)的冷卻溫度應(yīng)比動(dòng)模側(cè)的冷卻溫度低5℃左右。

3.3困氣問(wèn)題的分析

注塑零件在成形時(shí)氣體難以從模腔中排出，便會(huì)導(dǎo)致困氣問(wèn)題的發(fā)生。而困氣問(wèn)題的出現(xiàn)，將會(huì)對(duì)脫膜質(zhì)量及零件成型質(zhì)量造成影響。利用Moldflow軟件進(jìn)行分析可以得知，困氣位置主要集中在零件表面凹槽位置，所以需要通過(guò)車(chē)窗玻璃導(dǎo)槽的零間隙來(lái)解決困氣問(wèn)題，使熔料能夠均勻流動(dòng)。

3.4熔接痕問(wèn)題的分析

熔料在不同方向的前端冷卻時(shí)，會(huì)使零件結(jié)合位置產(chǎn)生熔接痕。大量熔接痕的產(chǎn)生會(huì)對(duì)零件強(qiáng)度及其外觀造成影響。所以需要在零件成型時(shí)，確保熔接痕能夠盡可能的挪到不受力區(qū)域，以此延長(zhǎng)零件的使用壽命。通過(guò)Moldflow軟件分析可知，熔接痕并非集中在零件的受力處，因此不會(huì)對(duì)零件的強(qiáng)度及外觀造成較大影響。

3.5冷卻溫差分析

在融料冷卻過(guò)程中，會(huì)對(duì)注塑模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量造成很大影響。注塑模具產(chǎn)品的表面質(zhì)量、結(jié)晶以及殘余內(nèi)力等均會(huì)受到冷卻作用的影響[3]。通過(guò)Moldflow軟件對(duì)注塑模具的冷卻時(shí)間及溫度進(jìn)行分析，能夠反映出其模具產(chǎn)品是否取得了良好的冷卻效果，并可依據(jù)冷卻持續(xù)時(shí)間來(lái)對(duì)產(chǎn)品的成型周期進(jìn)行確定，使冷卻管道布局得到優(yōu)化，進(jìn)一步降低冷卻過(guò)程所消耗的時(shí)間，成型周期變得更短，生產(chǎn)效率得到極大提升，生產(chǎn)成本得到了有效節(jié)約。注塑模具的溫度會(huì)直接影響到熔料的充模流動(dòng)、生產(chǎn)率、零件形狀及精度等，通過(guò)Moldflow軟件分析可知，冷卻水路的進(jìn)水口與出水口溫度相差約為0.3℃左右，因溫差相對(duì)較小，所以能夠使模具溫度的分布均勻性得到一定改善。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，要想保證注塑模具的設(shè)計(jì)質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員就需要將自身經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值模擬進(jìn)行結(jié)合，以此深入研究注塑模具的成型規(guī)律，縮短模具設(shè)計(jì)時(shí)間，使模具結(jié)構(gòu)及其工藝參數(shù)得到有效優(yōu)化，降低試模次數(shù)，進(jìn)而取得更高的設(shè)計(jì)效率與工作質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王晟.Moldflow軟件在汽車(chē)燈具注塑模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（16）：141.

[3]許旭飛.汽車(chē)零件注塑模具流道系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)優(yōu)化[J].科技風(fēng)，2015（07）：69+77.

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