基于Moldflow的商用車高架箱上本體困氣的優(yōu)化

摘要：高架箱上本體作為商用車駕駛室內(nèi)的儲(chǔ)物總成的重要零件，其外觀和力學(xué)性能直接決定著高架箱儲(chǔ)物總成的使用壽命，在注塑階段直接生產(chǎn)合格無(wú)缺陷的零件，將極大地延長(zhǎng)高架箱總成的使用壽命。結(jié)合試模，通過(guò)Moldflow仿真模具熱流道系統(tǒng)的順序閥參數(shù)，改變高架箱上本體注塑模具熱流道系統(tǒng)順序閥的開啟時(shí)刻，來(lái)改善高架箱上本體的困氣缺陷，提升產(chǎn)品的注塑品質(zhì)，延長(zhǎng)其總成使用壽命。

關(guān)鍵詞：高架箱上本體；Moldflow；填充分析；困氣優(yōu)化

1引言

案例產(chǎn)品來(lái)自某型號(hào)商用車高架箱總成，產(chǎn)品仿真模型和膠口位置分布（如圖），該產(chǎn)品尺寸為2140"657"262（nlm），結(jié)構(gòu)上看左右對(duì)稱，上下差異較大，該產(chǎn)品屬于大件，試模封樣時(shí)，每一件產(chǎn)品的報(bào)廢都將引起材料的巨大浪費(fèi)。產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)試模使用熱流道順序閥啟閉參數(shù)如表1。

高架箱上本體模具回廠，試模驗(yàn)證封樣過(guò)程中，產(chǎn)品出現(xiàn)了以下外觀缺陷，從產(chǎn)品缺陷的外觀看，產(chǎn)品表面隆起了一個(gè)圓圓的鼓包。為了判斷該鼓包到底是什么原因造成的，我們將此缺陷區(qū)域從產(chǎn)品上用刀子裁出并剖開，得到的產(chǎn)品結(jié)果（如圖2和圖3），由此得知產(chǎn)品注塑時(shí)，模具腔體內(nèi)部的空氣無(wú)法順利排除，從而造成了產(chǎn)品的困氣。

2高架箱上本體困氣的原因分析

在看到該產(chǎn)品缺陷后，我們組織技術(shù)人員對(duì)該產(chǎn)品的困氣原因進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)一番討論我們得出以下原因：a、產(chǎn)品注塑時(shí)排氣不良，導(dǎo)致氣體被包裹，當(dāng)開模的時(shí)候，撤掉了注塑壓力和保壓壓力，氣體膨脹使得產(chǎn)品表面膨脹，形成凸起；b、模具上排氣孔的位置分布不合理；c、模具設(shè)計(jì)缺陷，澆口位置不佳，澆口太細(xì)、多澆口排布不對(duì)稱，模具冷卻系統(tǒng)不合理；d、此處產(chǎn)品的厚度變化較大，厚壁產(chǎn)品表面冷卻較快，中心冷卻較慢，導(dǎo)致不均勻的體積收縮，進(jìn)而在產(chǎn)品的厚壁處形成空洞；e、產(chǎn)品填充注塑順序閥的控制時(shí)間有偏差，造成料流前鋒的匯合位置與實(shí)際不符；f、注射速度過(guò)快，熔體受剪切作用分解；g、塑化過(guò)程過(guò)快，注射壓力過(guò)?。籬、產(chǎn)品截面壁厚差異大，壁薄處熔體遲滯流動(dòng)，壁厚處熔體對(duì)型腔內(nèi)氣體進(jìn)行包夾形成氣穴。其中a屬于材料因素，b-d屬于模具方面的因素，e-g屬于產(chǎn)品注塑工藝方面的因素，h屬于產(chǎn)品自身在原始設(shè)計(jì)時(shí)的先天缺陷，分析完以上可能導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)困氣缺陷的原因，我們可以就以上的因素給出先后順序的解決思路。

因?yàn)楫a(chǎn)品的數(shù)據(jù)凍結(jié)后，是不能再修改的，而材料也為主機(jī)廠自己制定的材料牌號(hào)，從這些角度考慮是無(wú)法優(yōu)化的，而修改模具成本高，有時(shí)間延誤，所以用仿真得到合適的順序閥啟閉時(shí)刻數(shù)據(jù)去指導(dǎo)生產(chǎn)進(jìn)行試模，圖2高架箱上本體鼓包缺陷改變產(chǎn)品填充順序成為了最佳的選擇。

通過(guò)Moldflow仿真分析原始注塑參數(shù)方案，找出注塑工藝的優(yōu)化參數(shù)，找出合適的順序閥啟閉時(shí)刻，改變產(chǎn)品的填充順序，將模具內(nèi)的空氣驅(qū)趕到模具特定的排氣孔和排氣槽處。該方法簡(jiǎn)單易行，只需要調(diào)整注塑模具熱流道順序閥啟閉時(shí)刻參數(shù)即可，優(yōu)化方案成本低，是首選的方案。綜合以上方案的分析和選擇，決定通過(guò)Moldflow仿真，優(yōu)化高架箱上本體注塑模具熱流道順序閥的啟閉時(shí)刻。針對(duì)本產(chǎn)品缺陷我們猜測(cè)可能是順序閥的填充時(shí)間出現(xiàn)了問(wèn)題，下面就使用Moldflow，結(jié)合高架箱上本體模具回廠試模的實(shí)際情況，通過(guò)仿真分析找出高架箱上本體困氣的真正原因。

3高架箱上本體困氣的仿真模擬

針對(duì)高架箱上本體困氣的分析，該氣泡位于產(chǎn)品的④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的中間，產(chǎn)品背部有一個(gè)卡扣座，10根筋條結(jié)構(gòu)，該部位的產(chǎn)品截面呈槽型鋼的形狀，且產(chǎn)品因?yàn)樵O(shè)計(jì)形狀產(chǎn)生了造型的突變，背部結(jié)構(gòu)如圖4所示。

我們來(lái)分析該區(qū)域出現(xiàn)困氣缺陷可能原因：1、因?yàn)樵摬课挥锌圩芴?hào)點(diǎn)的順序閥澆口在打開之后一直向前流動(dòng)，經(jīng)過(guò)卡扣座時(shí)，料流前鋒一分為二，在卡扣座的前方位置重新匯合，加上產(chǎn)品的槽形狀，是否會(huì)導(dǎo)致重新匯合的料流前鋒匯合困氣。分析：如果是該種原因?qū)е碌睦?，在產(chǎn)品的其它位置也會(huì)因?yàn)樵撛蚨斐衫猓挪楫a(chǎn)品別的卡扣座附近，并沒(méi)有困氣，與產(chǎn)品對(duì)稱分布的③號(hào)點(diǎn)和⑨號(hào)點(diǎn)的中間區(qū)域也沒(méi)有困氣，由此排除該因素。2、⑩號(hào)點(diǎn)的順序閥封膠不嚴(yán)密，造成漏膠，從而導(dǎo)致⑩號(hào)點(diǎn)的順序閥的打開啟閉時(shí)刻失效，也就是說(shuō)⑩號(hào)點(diǎn)的澆口變成了常開澆口，從而造成④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的料流前鋒困氣。分析，因推斷的原因需要仿真分uw8cN+kzgpXNPE6qXbY19D2irJzWWKO+qDSW71c0uFA=析，我們利用Moldflow進(jìn)行分析，分析方案為：④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)同時(shí)打開，觀察兩個(gè)閥澆口料流前鋒的匯合情況。

從圖5中可以看到，0.88s時(shí)，⑩號(hào)點(diǎn)的澆口已經(jīng)打開一段時(shí)間，材料的熔體以④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的澆口為圓心，呈輻射狀向周圍區(qū)域填充，此時(shí)熔體的填充沒(méi)有任何阻滯，正常流動(dòng)狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)任何異常狀況。

從圖6中可以看到，2.72s時(shí)，④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的料流前沿已經(jīng)匯合，并且呈現(xiàn)一定的角度，從圖中看，此時(shí)匯合角大約在60。左右，并且繼續(xù)填充匯合，角度繼續(xù)變大，此時(shí)刻的填充沒(méi)有任何阻滯，正常流動(dòng)狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)任何異常狀況。

從圖7中可以看到，2.74s時(shí)，④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的料流前沿繼續(xù)匯合，此時(shí)④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的流動(dòng)前沿開始呈現(xiàn)鈍角角度，從圖中看，此時(shí)匯合角大約在145。左右，并且繼續(xù)填充匯合，角度繼續(xù)變大，此時(shí)刻的填充沒(méi)有任何阻滯，正常流動(dòng)狀態(tài)，但是料流前鋒的位置開始出現(xiàn)兩股速度加快的小尖脈沖前沿，熔體開始出現(xiàn)匯合困氣的征兆。

從圖8中可以看到，2.76s時(shí)，④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的料流前沿繼續(xù)匯合，此時(shí)④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的流動(dòng)前沿基本開始呈現(xiàn)平角角度，開始匯合成一股料流，從圖中看，此時(shí)匯合角大約在170。左右，于2.74s時(shí)出現(xiàn)的兩個(gè)小脈沖料流前鋒迅速融合，熔體出現(xiàn)明顯的困氣缺陷，該缺陷位置與實(shí)際產(chǎn)品的困氣位置屬于同一個(gè)填充區(qū)域。因此可以判定該困氣原因?yàn)棰芴?hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的料流前鋒匯合不當(dāng)，造成產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷，困氣原因應(yīng)該為⑩號(hào)點(diǎn)的順序閥打開時(shí)刻不當(dāng)。

4高架箱上本體困氣的解決方案

通過(guò)以上仿真分析，我們認(rèn)定了高架箱上本體困氣缺陷是由于④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)的流動(dòng)前沿匯合不當(dāng)造成的，按照原定方案，產(chǎn)品的填充順序?yàn)棰芴?hào)點(diǎn)填充到⑩號(hào)點(diǎn)的澆口附近，⑩號(hào)點(diǎn)才會(huì)打開，⑩號(hào)點(diǎn)出現(xiàn)提前打開的現(xiàn)象應(yīng)為該點(diǎn)的順序閥打開時(shí)刻不當(dāng)，在明確了產(chǎn)品困氣原因，根據(jù)仿真結(jié)果，在原來(lái)十號(hào)點(diǎn)打開時(shí)間4.6s的基礎(chǔ)上推遲0.3s，即將原來(lái)⑩號(hào)點(diǎn)的工藝參數(shù)調(diào)整為4.9s。

在⑩號(hào)點(diǎn)順序閥打開時(shí)間調(diào)整為4.9s后，再次進(jìn)行試模，④號(hào)點(diǎn)和⑩號(hào)點(diǎn)之間的氣泡消失，試模產(chǎn)品的結(jié)果能夠達(dá)到質(zhì)量部門封樣的要求，實(shí)物如圖9。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)Moldflow仿真分析了高架箱上本體的填充流動(dòng)過(guò)程，利用Moldflow的填充功能模塊可以快速查找缺陷原因，并在仿真分析的基礎(chǔ)之上快速完成產(chǎn)品的試模封樣工作，減少了試模成本。