基于Mold flow2016門板注塑模具的開發(fā)

龔世海，馬 泉，韋永樂，阮李華，費(fèi)三江，丁貝貝

（柳州裕信方盛汽車飾件有限公司，廣西柳州545005）

基于Mold flow2016門板注塑模具的開發(fā)

龔世海，馬 泉，韋永樂，阮李華，費(fèi)三江，丁貝貝

（柳州裕信方盛汽車飾件有限公司，廣西柳州545005）

通過Moldflow2016模擬汽車門板熔體的填充過程，達(dá)成兩個(gè)試驗(yàn)?zāi)康模阂皇禽o助驗(yàn)證熱流道澆口位置設(shè)計(jì)的合理性；二是確定熱流道順序閥啟閉時(shí)刻。Moldflow2016的模流分析功能驗(yàn)證了門板熱流道設(shè)計(jì)的合理性，減少了對(duì)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的依賴，為初學(xué)者快速入門注塑行業(yè)提供幫助。

Moldflow2016；澆口仿真；熔接痕；順序閥

某型號(hào)乘用車車門模具在設(shè)計(jì)和制造過程中，如何確定門板的進(jìn)澆口數(shù)量和位置依賴豐富的人工經(jīng)驗(yàn)，稍有不慎模具回廠后就要重新修模改變澆口位置，加大了企業(yè)生產(chǎn)成本。而虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)可以仿真注塑過程，預(yù)判缺陷，優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而降低成本。為此，本文就該新開型號(hào)的門板的注塑模具，采用Moldflow2016（以下簡(jiǎn)稱MF）軟件，仿真分析了門板模具的澆口數(shù)量和位置對(duì)注塑填充情況的影響，提前預(yù)判熔接痕的位置和翹曲變形的程度，分析了注塑過程的澆口位置和順序閥參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性，并且找出實(shí)際試模過程中缺陷產(chǎn)生的真正原因，給出解決方案，完成封樣工作[1-3]。

1 模具設(shè)計(jì)階段

1.1 產(chǎn)品模型

某型號(hào)乘用車車門仿真模型如圖1所示，尺寸867 mm×857 mm×124 mm，材料選用改性PP，材料的PVT曲線如圖2所示。

圖1 仿真模型和澆口位置

圖2 材料PVT曲線圖

1.2 基于MF確定澆口位置

在NX10.0中將門板產(chǎn)品數(shù)據(jù)另存為prt格式的文件，將此文件導(dǎo)入到CADdoctor 2016中，去掉產(chǎn)品背部的文字和影響不大的圓角；將CADdoctor 2016修補(bǔ)模型另存為udm格式的文件，將此文件導(dǎo)入Moldflow2016中，選擇雙層面，劃分網(wǎng)格，取邊長為6.5；對(duì)劃分后的網(wǎng)格進(jìn)行修補(bǔ)，使得產(chǎn)品模型最后的結(jié)果中連通域個(gè)數(shù)=1，自由邊個(gè)數(shù)=多重邊個(gè)數(shù)=重疊單元個(gè)數(shù)=配向不正確的單元個(gè)數(shù)=0，且最大縱橫比小于20，匹配率均大于85；模型的最終網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì)如圖3[4-5].

圖3 網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

根據(jù)材料的流動(dòng)性，在產(chǎn)品的四周和中央各布置一個(gè)順序閥膠口，中間地圖袋位置放置一個(gè)順序閥膠口，產(chǎn)品即可填充完畢，產(chǎn)品模型設(shè)定如下：（1）產(chǎn)品用五個(gè)膠口，膠口位置和各個(gè)膠口的序號(hào)如圖1所示；（2）閥澆口的開閉順序，1號(hào)膠口的順序閥先開，待料流前沿到2、3、4號(hào)膠口附近時(shí)，2、3、4號(hào)順序閥膠口同時(shí)打開，5號(hào)膠口順序閥最后打開將剩余區(qū)域填充完畢。

1.3 仿真分析結(jié)果與結(jié)果解讀

產(chǎn)品經(jīng)過前處理后，網(wǎng)格質(zhì)量統(tǒng)計(jì)如圖3所示，表明已滿足MF仿真分析的要求。設(shè)置注射位置和工藝參數(shù)：模具溫度40℃，熔體溫度240℃，注射時(shí)間3.5 s，充填控制采用填充時(shí)間控制，設(shè)定為2 s，速度/壓力切換采用%填充體積控制，設(shè)定為98，冷卻時(shí)間20 s，設(shè)置注射位置，設(shè)定分析工藝是熱塑性注塑成型，分析序列為填充+保壓。在MF進(jìn)行仿真試驗(yàn)方案共6組，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)參數(shù)如表1所示。為減少試模次數(shù)，在MF中驗(yàn)證出合適的方案后，以最優(yōu)方案為基礎(chǔ)進(jìn)行試模。仿真分組設(shè)置及所有效應(yīng)變形結(jié)果如圖2所示。

表1 仿真注塑工藝參數(shù)設(shè)置

表2 仿真分組設(shè)置及所有效應(yīng)變形結(jié)果

對(duì)比MF的運(yùn)行分析結(jié)果知：（1）鎖模力都在1 800 T左右，這與門板的投影面積有關(guān)，所以6組方案結(jié)果都相差不大，符合注塑規(guī)律；（2）在翹曲變形的分析結(jié)果中，鎖模力越大，開模后的殘余應(yīng)力也就大，產(chǎn)品的變形量大，以第⑥組的結(jié)果為最小；（3）比較所有組的仿真結(jié)果，第④組的結(jié)果沒有熔接痕，在第④組和第⑥組變形結(jié)果相差不大的情況下，選擇方案④作為最優(yōu)方案。第④組實(shí)驗(yàn)方案，該方案下產(chǎn)品達(dá)到頂出溫度的時(shí)間49 s，鎖模力1 750 T，如圖4所示，小于預(yù)定機(jī)臺(tái)1 800 T，能夠滿足生產(chǎn)的注塑機(jī)臺(tái)要求；產(chǎn)品外觀部分沒有熔接痕、氣穴、凸起等缺陷，僅有的熔接痕處于升降開關(guān)安裝座處，符合外觀要求（見圖5）。所有效應(yīng)的變形結(jié)果如圖6所示。

圖4 鎖模力

圖5 最優(yōu)仿真結(jié)果的熔接痕示意圖

圖6 所有方向的變形

2 模具回廠試模驗(yàn)證

2.1 試模實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過模具和熱流道系統(tǒng)的裝配，模具回廠進(jìn)入到試模封樣階段，試模的注塑機(jī)臺(tái)采用寧波海天塑機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的1 800 T注塑機(jī)，模具冷卻液采用0℃冰水，順序閥注塑工藝參數(shù)采用仿真模擬的最優(yōu)參數(shù)組。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證試模，顯示產(chǎn)品的筋條、卡扣座等都無特征缺陷，驗(yàn)證了MF分析工藝參數(shù)鎖模力、熱流道順序閥參數(shù)的準(zhǔn)確性，產(chǎn)品注塑周期65 s（因?qū)嶋H模具的開模與合模，機(jī)械手取件，比仿真填充周期長15 s左右屬正常情況），也驗(yàn)證了澆口位置設(shè)計(jì)和順序閥參數(shù)的合理性。除此之外，產(chǎn)品正面存在一條淺的熔接痕，位于3號(hào)點(diǎn)閥澆口附近，如圖5所示，與仿真結(jié)果有略微差異。為了進(jìn)一步解決出現(xiàn)此熔接痕缺陷，又借助MF分析找到了真正原因。實(shí)際試模產(chǎn)品缺陷如圖7所示。

圖7 實(shí)際試模產(chǎn)品缺陷

2.2 基于MF熔接痕缺陷問題原因分析

以先前建立的模型為基礎(chǔ)，再次分析仿真結(jié)果中第④組仿真的MF結(jié)果，但在熔接痕的缺陷預(yù)測(cè)中仍然未在3號(hào)點(diǎn)附近出現(xiàn)這條熔接痕。分析可能是因?yàn)檫@條熔接痕本身在匯合角大于75°時(shí)是不明顯的，故在缺陷分析中不顯示，而在實(shí)際生產(chǎn)中兩股熔體料流前鋒匯合時(shí)，流動(dòng)前沿的料溫相差15℃左右時(shí)，兩邊溫差過大會(huì)出現(xiàn)明顯的色差，導(dǎo)致此熔接痕無法消失。而仿真結(jié)果中第④組仿真中，兩股料流動(dòng)前沿溫度相差18℃左右（如圖8所示），由此導(dǎo)致兩股流動(dòng)前沿的熔體混合的均勻程度變差，實(shí)際試模產(chǎn)生熔接痕。

圖8 1號(hào)點(diǎn)和3號(hào)點(diǎn)流動(dòng)前沿匯合時(shí)溫度

針對(duì)此可能原因，提出以下解決方案，將模具的冷卻液換成常溫水，提高模具溫度，改善材料熔體在門板注塑模具中的匯合情況。

在仿真結(jié)果的參數(shù)基礎(chǔ)上，將第一次試模的制冰機(jī)去掉，直接向模具冷卻系統(tǒng)中通入常溫水，因?yàn)槟＞邷囟鹊奶岣?，產(chǎn)品1號(hào)點(diǎn)和3號(hào)點(diǎn)的料流前鋒匯合程度比第一次試模結(jié)果要好很多，熔接痕匯合的痕跡很淺，達(dá)到了用肉眼無法看出的程度，也不存在飛邊、短射等塑料制品常見的缺陷。驗(yàn)證了前面分析的原因。也表明試模取得成功，順利完成了門板模具回廠的封樣工作。

3 結(jié)束語

本文通過MF驗(yàn)證了某門板設(shè)計(jì)前期，布置門板注塑模具澆口位置的合理性，并且通過仿真分析找到了模具回廠之后試模工作中出現(xiàn)熔接痕的真正原因，為門板的優(yōu)化和質(zhì)量提高提供了更快速的方法。通過MF可以減少試模工作中的成本浪費(fèi)，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

[1]劉榮亮，胡澤豪.注塑件成型工藝參數(shù)優(yōu)化研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2014（3）：53-55.

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[4]王衛(wèi)兵.Moldflow2016中文版注塑流動(dòng)分析案例導(dǎo)航視頻教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008：126-134.

[5]丁貝貝.等.商用車小桌板支架熔接痕的改進(jìn)優(yōu)化[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2016（10）：173-175.

The Experience ofMold flow2016Which Using in the Designing ofMold-injection About Door

GONG Shi-hai，MA Quan，WEIYong-le，RUAN Li-hua，F(xiàn)EISan-jiang，DING Bei-bei
（Liuzhou Fangsheng Yuxin Automotive Trim Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545005，China）

The filling process is simulated by Moldflow2016 automotivemelt，reached two test purposes：one is to verify the rationality of hot runner aided gate location design；the two is to determine the order of hot runner valve opening and closing time.Moldflow2016model flow analysis function to verify the rationality of the door hot runner design，reducing the dependence on the experience of technology，to help beginners quickly enter the injection molding industry.

Moldflow2016；optimal design of injection gate；mark of flash；sequence-valve

U465.9

A

1672-545X（2017）04-0073-03

2017-01-09

龔世海（1984-），男，廣西玉林人，本科，工程師，研究方向：汽車零部件優(yōu)化。