HsCAE軟件在模具設計中的應用與實施

翟 林

(天津輕工職業(yè)技術學院,天津300350)

塑件澆注系統(tǒng)的設計是否合理,直接影響其成形質量和強度。本文以華中科技大學研發(fā)的華塑CAE 3D7.1分析軟件為平臺,以某二次燃燒蒸發(fā)器下蓋為例,通過對不同的澆注系統(tǒng)方案的模擬結果進行分析對比,找出其中較優(yōu)的方案。

1 塑料機構特點

某二次燃燒蒸發(fā)器下蓋結構見圖1,其上表面有大量立筋結構,外形尺寸為151 mm×91 mm×11 mm,壁厚為2 mm,且分布均勻。通過華塑CAE軟件的網格大縱橫比單元修改、自由邊修改、重疊、交叉單元修改、未定向單元修改等有限元前處理,可得到塑件的網格單元[1]。

圖1 二次燃燒蒸發(fā)器下蓋結構圖

2 材料選擇和工藝參數(shù)設定

塑件材料采用PP+三元乙丙橡膠(EPDM),此材料具有成本低、耐沖擊、耐氣候老化、高低溫性能好、熱變形溫度高、剛度和硬度適宜等優(yōu)點,有利于汽車的減重、節(jié)能、美觀,是制造二次燃燒蒸發(fā)器下蓋較理想的材料。

PP+EPDM采用AIP-2015牌號,其主要性能參數(shù)見表1。

表1 AIP-2015主要性能參數(shù)

根據(jù)表1設置工藝參數(shù)為:模具溫度40℃;熔體溫度220℃;速度/壓力控制(V/P)轉換99%。保壓壓力取最大注射壓力的80%和50%,保壓時間分別為 0、5、16 s。

3 澆注系統(tǒng)設計

塑件存在熔體充模困難、易變形及流道材料浪費大等缺陷,因此,需采用點澆口進澆形式。根據(jù)以往設計經驗,采用不同的進澆點位置設計了2種澆注方案(圖2)。

4 模擬結果對比分析

采用華塑CAE軟件的流動分析模塊和雙層面網格前處理器分析模塊,對熔體的流動和保壓過程進行模擬分析[3]。

圖3是熔體流動填充狀態(tài)圖。通過2種方案評估其填充質量,評估標準主要有2個:一是流動是否平衡,二是各個參數(shù)是否超過熔體材料的許可值。評估熔體填充是否平衡要看熔體在型腔中的流動速度是否均勻,均勻的速度可保證制品各部分所受剪切速率一致,獲得均勻的分子取向,避免由于型腔一側比另一側先充滿而引起制品局部產生過保壓,導致熔體收縮不均勻,使塑件產生翹曲變形。經比較得出:方案2填充均勻平穩(wěn)。

塑件的翹曲變形會影響產品的裝配和外觀質量,因此也作為分析的重點。圖4是塑件總的變形情況。塑件的總變形包括收縮和翹曲變形,其值等于X、Y、Z 3個方向變形量的矢量和。由圖4可見,方案1的塑件總變形量比方案2大0.2 mm。將2種方案進行綜合對比,結果見表2。

表2 2種方案理論數(shù)據(jù)對比

由表2對比可知,方案2相對方案1有較大優(yōu)勢,選用方案2成形塑件較合理。進行實際生產時,生產結果同CAE分析結果也吻合,塑件質量達到要求。圖5是實際生產得到的方案1、方案2的塑件對比。

5 模具設計方案實施

模具設計采用一模兩腔。最初采用方案1,在制品中間處一點注入型腔,其結果正如分析那樣,塑件產生嚴重翹曲,其產品未達到客戶要求。經模流分析,澆口存在問題。根據(jù)軟件分析結果,模具結構改為兩點進料,其形式見圖6。改進后的制品變形得到很大改善,制品達到客戶要求,殼體與殼蓋配合緊密,達到設計要求。

6 結束語

基于華塑CAE 3D7.1軟件,運用注塑CAE技術對汽車二次燃燒蒸發(fā)器下蓋按2種不同方案的流道澆注系統(tǒng)進行模擬分析,設計了符合實際生產需要的澆注系統(tǒng),在生產中提高了試模成功率,大大提高了產品的開發(fā)效率和成形質量。

[1] 張華.Moldflow軟件優(yōu)化注塑模澆口位置[J].輕工機械,2008(2):47-50.

[2] 朱傳祥.汽車保險杠注射模設計與制造[J].模具工業(yè),2002,28(8):33-36.

[3] 龐罕,許超,王霞.手機外殼注射模CAE技術[J].模具工業(yè),2004,30(5):28-30.

[4] 單巖,王蓓,王剛.Moldflow模具分析技術基礎[M].北京:清華大學出版社,2004.