基于Moldflow軟件優(yōu)化汽車內(nèi)飾儀表板注塑成型工藝

白恒銘+楊鐵

摘要：本文將以比亞迪汽車為例，對(duì)實(shí)際注塑工藝的生產(chǎn)情況進(jìn)行分析，為了減少模型設(shè)計(jì)中的修模和試模的工作量，在中華汽車的零件進(jìn)行注塑工藝時(shí)利用Moldflow軟件，來(lái)優(yōu)化注塑工藝。

關(guān)鍵詞：Moldflow軟件；汽車配件；注塑工藝優(yōu)化

隨著模具工業(yè)體系的迅速發(fā)展，以及模擬技術(shù)的不斷改進(jìn)，關(guān)于注塑模具的分析和設(shè)計(jì)工作，也實(shí)現(xiàn)了軟件代替人工的形式，這對(duì)于模具的開(kāi)發(fā)時(shí)間、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)率都要很大的提高。而目前很多利用Moldflow軟件，只能實(shí)現(xiàn)對(duì)模具結(jié)構(gòu)以及制件進(jìn)行改進(jìn)的功能，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)注塑工藝相關(guān)參數(shù)分析的功能，從而也造成了很多次的試模情況。所以對(duì)汽車注塑工藝進(jìn)行優(yōu)化最重要的就是優(yōu)化工藝參數(shù)。

一、初始分析

在Moldflow軟件進(jìn)行初始分析，能夠?yàn)橐院笤O(shè)置注塑工藝參數(shù)、優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)、提高注塑質(zhì)量等提供可靠的依據(jù)。但是在進(jìn)行初始化的分析中，并不是所有的參數(shù)都要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃的數(shù)值進(jìn)行設(shè)置，一些參數(shù)要具有一定的合理性，這樣才能保證分析的結(jié)果是準(zhǔn)確的，這樣才能為后期的設(shè)置和優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。

因?yàn)樵囼?yàn)的重要指標(biāo)是以翹曲變形為主，所以在初始化的分析中，類型分析要包括：冷卻、充填、保壓、翹曲等環(huán)節(jié)。而設(shè)置工藝參數(shù)主要包括：注射、保壓、冷卻時(shí)間等內(nèi)容的設(shè)置，而這些數(shù)值都指定為30s，其中開(kāi)模的時(shí)間設(shè)置為5s，而V/P的切換和填充控制都被設(shè)置成“自動(dòng)”，還有就是保壓控制中的V/P切換點(diǎn)的壓力是10s中的80%，最后在進(jìn)行翹曲分離的原因分析。

在分析完成之后，可以通過(guò)分析結(jié)果和日志等資料來(lái)查看分析的情況：充填速率約是140cm3/s，充填的時(shí)間是1.97s，如果充填的體積到達(dá)98.09%，那么V/P就會(huì)進(jìn)行切換狀態(tài)。

二、試驗(yàn)

利用Moldflow是利用正交的試驗(yàn)方法為基礎(chǔ)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE），它可以通過(guò)明確試驗(yàn)參數(shù)，分析其對(duì)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的影響，來(lái)對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如此來(lái)獲得更好的工藝技巧組合。在分析Moldflow的注塑成型時(shí)，主要通過(guò)對(duì)注塑溫度、充填時(shí)間、模具溫度、保壓壓力、保壓時(shí)間等分析來(lái)判斷注塑質(zhì)量受到的影響，從而確定更好的工藝參數(shù)組合[1]。

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)優(yōu)化工藝參數(shù)的過(guò)程中，首要工作就是對(duì)試驗(yàn)的因子、水平以及指標(biāo)等做好分析。此次的分析指標(biāo)是翹曲變形量，其中關(guān)于試驗(yàn)水平以及因子的設(shè)置如下分析：

（1）模具溫度。在Moldflow資源庫(kù)中，關(guān)于Thermylene P6-15FG-1734型號(hào)中的PP材料，相關(guān)的模具溫度范圍在49～82℃，而建議的溫度是64℃[2]。所以，總結(jié)來(lái)說(shuō)建議使用的溫度主要在60、65、70、75℃的范圍內(nèi)。

（2）保壓時(shí)間。根據(jù)初次的模擬情況，建議保壓時(shí)間選擇在8、10、12、14s之間。

（3）充填時(shí)間。也是根據(jù)初次的試驗(yàn)情況，充填時(shí)間可以在1.7，1.8，1.9，2.0s，之間，還有就是開(kāi)模的時(shí)間為默認(rèn)的5s。

（4）注塑溫度。該次試驗(yàn)的注塑件是Asahi Thermofil公司的，是型號(hào)為T(mén)hermylemeP6-15FG-1734的PP材料，這樣材料中的玻璃纖維添加的有15%。在Moldflow資源庫(kù)中，該材料的注塑溫度一般在218 ～243℃范圍內(nèi)，此時(shí)的建議使用的溫度是231℃，所以，使用的注塑溫度可以選擇220℃、225℃、230℃、235℃之間的數(shù)值。

（5）保壓壓力。根據(jù)初次試驗(yàn)的模擬情況，保壓的數(shù)值可以使用百分比的形式，也是就在保壓壓力是100%時(shí)，V/P是轉(zhuǎn)換點(diǎn)。這時(shí)選擇的保壓壓力可以是80%、87%、93%、100%。

（二）分析數(shù)值

因?yàn)檫x取的是五個(gè)因素，而且每個(gè)因素都有4組水平值，所以就是設(shè)計(jì)一個(gè)正交試驗(yàn)矩陣，然后根據(jù)L16（45）相關(guān)的正交表在電腦上完成試驗(yàn)?zāi)M，將受各種因素影響的翹曲變形量Z（mm）作為試驗(yàn)的指標(biāo)。

三、曲線優(yōu)化

（一）確定保壓時(shí)間

根據(jù)上述的試驗(yàn)可以得出保壓壓力是100%V/P切換壓力，保壓時(shí)間是12s，試驗(yàn)中的12s保壓時(shí)間會(huì)造成過(guò)度保壓，所以保壓時(shí)間還要進(jìn)一步的確定。根據(jù)Moldflow查詢到澆口的主體是B73724，通過(guò)文件得知在12.52s時(shí)會(huì)出現(xiàn)數(shù)值為1的凍結(jié)層因子，通過(guò)日志查詢得知填充注塑件時(shí)間是1.82s，所以此時(shí)的保壓時(shí)間是：t =tn-tv/p=12.52-1.82=10.7s（1），該式中的保壓時(shí)間是t單位是s，完全凝結(jié)的澆口時(shí)間是tn，V/P切換的時(shí)間是tV/P。

在Moldflow中查詢到充填的末端是N6173，當(dāng)在3.15s的時(shí)候填充末端的壓力成為最大值，而到13.24s的時(shí)候充填的穆端壓力是零，所以保壓曲線中的恒定壓數(shù)值是：t1=（tmax+tmin）-tV/P

=（3.15+13.24）-1.82=6.375s（2），該式中的恒定保壓時(shí)間是t1，其中表示最大壓力時(shí)間的是tmax，以及達(dá)到零值的壓力時(shí)間是tmin。

（二）擬合保壓曲線

在一定的時(shí)間段壓力減弱的原理是：在保壓壓力P與保壓時(shí)間t之間的相互作用，此時(shí)Td時(shí)間中，在壓力P情況下的保壓時(shí)間是t函數(shù)。如果保壓時(shí)間都分布在n短時(shí)間內(nèi)，那么此時(shí)間段中的保壓時(shí)間ti=Td/n。也就是說(shuō)在任意一段時(shí)間dt內(nèi)的壓力做功是dE，如果dE=P*dt，那么此時(shí)在Td時(shí)間段中的壓力做功就是∫dE= ∫P×dt，也就是保壓曲線Td時(shí)間段的面積。也就說(shuō)在減弱的保壓曲線中進(jìn)行擬合也會(huì)達(dá)到一樣的效果。

四、結(jié)語(yǔ)

注塑工藝參數(shù)進(jìn)行Moldflow軟件分析，能夠更好的優(yōu)化模具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，同時(shí)也能減少模具的設(shè)計(jì)時(shí)間，從而減少生產(chǎn)的成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]王善凱，李晶，胡激濤，等.基于Moldflow汽車配件注塑工藝參數(shù)優(yōu)化[J].西安工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，29（6）：692-697.

[2]張磊，郝志勇.基于結(jié)構(gòu)-聲耦合法的汽車鎂質(zhì)儀表板聲貢獻(xiàn)度分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].振動(dòng)與沖擊，2013，32（13）：48-53.