Moldflow軟件在汽車零件注塑模具設(shè)計中的運(yùn)用研究

張永超

摘要：汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，促使汽車零件模具需求量逐年提升。一直以來，人們在開展模具設(shè)計時，都是根據(jù)自身設(shè)計經(jīng)驗(yàn)來完成的，這也導(dǎo)致模具設(shè)計方案的質(zhì)量難以可靠保證。為此，本文便以某車窗玻璃導(dǎo)槽作為分析實(shí)例，探討了Moldflow軟件在汽車零件注塑模具設(shè)計中的具體運(yùn)用，利用該軟件能夠?qū)ζ囎⑺苣＞叩睦鋮s方式及其最佳交口位置進(jìn)行科學(xué)分析。此外，還能針對注塑模具設(shè)計中存在的困氣現(xiàn)象、翹曲變形等質(zhì)量缺陷進(jìn)行實(shí)時模擬分析，以使試模次數(shù)得到有效降低，進(jìn)而提高汽車注塑模具的設(shè)計效率及質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：Moldflow軟件;汽車零件;注塑模具;模具設(shè)計

引言

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

1 Moldflow軟件介紹

在汽車制造領(lǐng)域中，Moldflow軟件是對汽車注塑模具進(jìn)行成型仿真的重要工具。該軟件可幫助設(shè)計人員對汽車中的大量的塑料零件進(jìn)行驗(yàn)證優(yōu)化，從而起到精簡注塑成型流程、提高注塑模具設(shè)計質(zhì)量的作用。通過Moldflow軟件的應(yīng)用，能夠使設(shè)計人員對零件的壁厚、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)計決策。通過Moldflow軟件能夠確保并行工程環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)對注塑成型從制品設(shè)計、模具設(shè)計到注塑工藝的確定，進(jìn)而有效解決了產(chǎn)品開發(fā)速度緩慢的問題。設(shè)計人員可以利用Moldflow軟件對不同澆口位置、冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)等工藝條件進(jìn)行模擬對比分析，以便于制定出最佳的注塑模具設(shè)計方案。采用Moldflow軟件可對模具結(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空間。

2注塑模具的工藝性

本文將車窗玻璃導(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，因車窗玻璃導(dǎo)槽在設(shè)計過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，還要對該零件的周口部高度差進(jìn)行控制。所以，該零件在成型時需要確保零件表面不會出現(xiàn)翹曲變形問題，同時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

在對車窗玻璃導(dǎo)槽進(jìn)行設(shè)計時，需要對其澆口位置及數(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]。一般來說，在選擇澆口位置時，主要是依據(jù)設(shè)計人員的工作經(jīng)驗(yàn)，這使最終澆口位置在選擇過程中，需要多次試模，而這勢必會投入大量的物力與財力。利用Moldflow軟件則可實(shí)現(xiàn)對澆口位置的最佳選擇，Moldflow軟件能夠以模具型腔內(nèi)熔料流動平衡作為分析角度，特別是對于需要多點(diǎn)近郊的塑料模具，這使得該軟件在運(yùn)用過程中擁有極高的參考價值。在進(jìn)行注塑模具設(shè)計中，除了要對型腔填充進(jìn)行考慮以外，更要對模具成型機(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足實(shí)際生產(chǎn)要求的，而這便要結(jié)合具體問題來進(jìn)行相應(yīng)的分析，通過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)的熔料在流動時是最平衡和均勻的。不過，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平衡性和均勻性，通過Moldflow軟件分析可知零件是無法達(dá)到使用要求的。

3.2翹曲變形問題的分析

在用Moldflow軟件開展翹曲分析時，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，方可開展翹曲分析，其目的在于能夠?qū)Ξa(chǎn)品成型過程中可能產(chǎn)生變形翹曲等問題的原因進(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)類型和工藝參數(shù)。注塑模具在設(shè)計過程中出現(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薄，從而使熔料在流動及填充過程中受到了阻礙，造成流動不均勻、不平衡。在模具保壓過程中，難以對壓力進(jìn)行全面?zhèn)鬟f，進(jìn)澆口周圍熔料在冷卻過程中堆積于薄壁處，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。要想使翹曲變形問題得到改善，就需要對冷卻條件進(jìn)行變更，定模側(cè)的冷卻溫度應(yīng)比動模側(cè)的冷卻溫度低5℃左右。

3.3困氣問題的分析

注塑零件在成形時氣體難以從模腔中排出，便會導(dǎo)致困氣問題的發(fā)生。而困氣問題的出現(xiàn)，將會對脫膜質(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，所以需要通過車窗玻璃導(dǎo)槽的零間隙來解決困氣問題，使熔料能夠均勻流動。

3.4熔接痕問題的分析

熔料在不同方向的前端冷卻時，會使零件結(jié)合位置產(chǎn)生熔接痕。大量熔接痕的產(chǎn)生會對零件強(qiáng)度及其外觀造成影響。所以需要在零件成型時，確保熔接痕能夠盡可能的挪到不受力區(qū)域，以此延長零件的使用壽命。通過Moldflow軟件分析可知，熔接痕并非集中在零件的受力處，因此不會對零件的強(qiáng)度及外觀造成較大影響。

3.5冷卻溫差分析

在融料冷卻過程中，會對注塑模具的設(shè)計質(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)力等均會受到冷卻作用的影響[3]。通過Moldflow軟件對注塑模具的冷卻時間及溫度進(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)時間來對產(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)一步降低冷卻過程所消耗的時間，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。注塑模具的溫度會直接影響到熔料的充模流動、生產(chǎn)率、零件形狀及精度等，通過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

總而言之，要想保證注塑模具的設(shè)計質(zhì)量，設(shè)計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)計時間，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)計效率與工作質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉世能.汽車零件注塑模具的CAE分析及設(shè)計研究[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2018（04）：41-42.

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

[3]許旭飛.汽車零件注塑模具流道系統(tǒng)設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化[J].科技風(fēng)，2015（07）：69+77.

（駐馬店技師學(xué)院，河南 駐馬店 463000）