汽車前后保險(xiǎn)杠裝飾條成型分析

王永慶，幸 東，黃忠國，朱幫權(quán)，陳 志

（三威實(shí)業(yè)（珠海）有限公司，廣東珠海 519000）

1 引言

MoldFlow應(yīng)用越來越廣泛，尤其是兩款塑件差異較大的情況下，顯得尤為重要，兩款塑件不平衡，影響注射成型，所以通過模流分析進(jìn)行模擬，找到兩款塑件平衡點(diǎn)。由于人們對(duì)品質(zhì)要求越來越高，為了達(dá)到塑件的設(shè)計(jì)要求，需要不斷地創(chuàng)新和研發(fā)，并提高注射成型技術(shù)，通過模流分析軟件，提前預(yù)判塑件缺陷，減少修模的成本費(fèi)用。

2 汽車前后保險(xiǎn)杠裝飾條分析

按常規(guī)設(shè)計(jì)汽車前后保險(xiǎn)杠裝飾條，如圖1 所示。塑件A 尺寸1,386×174×68mm，塑件壁厚為3mm且凈重約315g；塑件B 尺寸1,029×46×62mm，塑件壁厚為3mm且凈重約199g。由于A、B兩款塑件差異較大，通常會(huì)拆為2 副模具獨(dú)立生產(chǎn)，這樣生產(chǎn)便于控制塑件合格率，以往這類塑件是分開注射成型。但是客戶為了節(jié)省成本又要更好的塑件外觀質(zhì)量，且需把A、B兩款塑件放在一副模具里注射成型，這對(duì)塑件注射平衡提出了更高要求，后續(xù)會(huì)因?yàn)锳、B兩款塑件注射不平衡，直接影響塑件電鍍，電鍍對(duì)塑件填充平衡及壓力分布及為重要。A、B 兩款塑件重量和尺寸差異較大，調(diào)節(jié)平衡存在一定的困難。

圖1 塑件分布及尺寸

2.1 建模

通過UG軟件把A、B兩款塑件文件添加在一個(gè)文件里，轉(zhuǎn)換成XT格式，通過CAD DOCTOR前處理，然后畫網(wǎng)格把自由邊和重疊邊修為0，網(wǎng)格匹配率要求達(dá)到85%以上。如圖2所示，注射成型后需要電鍍，表面外觀面不能有熔接痕產(chǎn)生，所以采用針閥熱流道控制熔接痕，一個(gè)熱咀分兩點(diǎn)斜方進(jìn)膠，由于A、B 兩款塑件尺寸不一樣，從而導(dǎo)致A、B兩款塑件進(jìn)膠出現(xiàn)先后次序。為了讓A、B兩款塑件流速盡量保持一致，通過控制B塑件進(jìn)膠和流道尺寸。

圖2 模型及澆注系統(tǒng)

2.2 工藝參數(shù)

塑料材料為ABS，牌號(hào)PA-757，XY方向縮水率為2.5/1000，Z方向縮水率為4/1000。模具溫度45℃，熔體溫度210℃，頂出溫度84℃，塑件設(shè)置注射時(shí)間為3.5s，注塑機(jī)最大注塑壓力為140MPa，材料最大剪切應(yīng)力為0.3MPa，最大剪切速率為50,000/s，初次分析保壓時(shí)間為10s。

ABS 塑料具有高剛性、高光澤及中等耐沖擊性，且具有較高的吸濕性，需要干燥條件為80℃～90℃下最少干燥2h。

2.3 分析結(jié)果

如圖3 所示，模流分析結(jié)果有：填充時(shí)間、V/P 轉(zhuǎn)換時(shí)壓力分布圖、壓力注射位置時(shí)曲線圖、熔接痕圖、翹曲變形等模擬結(jié)果圖，從而幫助試模人員找到塑件缺陷產(chǎn)生的原因。

圖3 模擬結(jié)果

（1）填充時(shí)間結(jié)果：由于兩款塑件差異較大，導(dǎo)致填充過程中出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，通過采用針閥熱流道進(jìn)膠，A、B兩款塑件末端位置還是無法同時(shí)到達(dá)。

（2）注射壓力分布結(jié)果：注射壓力為69.MPa，壓力分布不均勻，B 塑件率先填充完成，導(dǎo)致A、B 兩款塑件壓力出現(xiàn)壓力差，電鍍后B 塑件過保壓毛刺風(fēng)險(xiǎn)較高。

（3）注射壓力位置曲線圖：從壓力位置曲線看，塑件壓力基本在注塑壓力允許范圍內(nèi)，一般電鍍塑件壓力盡量控制在70MPA 上下，塑件不容易產(chǎn)生流痕和毛邊等缺陷。

（4）熔接痕分析圖：由于采用針閥熱流道進(jìn)膠，外觀面沒有熔接痕。

（5）總體方向翹曲變形分析圖：總體方向變形是14.05mm。

（6）XYZ3個(gè)方向翹曲變形分析圖：X方向變形是3.055mm；Y方向變形是4.378mm；Z方向變形是13.29mm。

3 優(yōu)化塑件平衡

通過MoldFlow分析，A、B兩款塑件無法同時(shí)到達(dá)各個(gè)填充末端位置，其中B 塑件尺寸小，塑件在注塑過程中出現(xiàn)過保壓現(xiàn)象，導(dǎo)致B 塑件重量增加、飛邊及A塑件縮水的風(fēng)險(xiǎn)。為了滿足生產(chǎn)要求，需改善不平衡方案。為改善此不平衡問題，通過試多種方案，最終在B塑件末端位置增加一塊溢料餅，把這個(gè)溢料餅當(dāng)成塑件一部分，就解決A、B兩款填充平衡問題，B塑件多余膠料全部填充在溢料餅里，只要控制溢料餅大小，壓力就可以完全釋放在溢料餅，后續(xù)在二次去除，如圖4 所示。通過增加溢料餅，保證A、B 塑件填充平衡問題，以此保證合格率，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

圖4 溢料餅流道

經(jīng)過在B 塑件末端增加溢料餅后再次模擬MoldFlow 分析，來驗(yàn)證塑件平衡效果、壓力分布情況及熔接痕，如圖5所示。

圖5 優(yōu)化后的模擬結(jié)果

（1）填充效果：通過在B塑件末端增加溢料餅后，填充同時(shí)到達(dá)，說明填充效果達(dá)到95%以上，符合注射平衡原理。

（2）壓力分布：注射壓力為65.63MPa，塑件注射壓力分布均勻，在電鍍控制范圍內(nèi)（50～70MPa），塑件電鍍后毛刺風(fēng)險(xiǎn)小。

（3）熔接痕分布：采用順序閥熱流道進(jìn)料，表面沒有熔接痕。

4 最終模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過軟件優(yōu)化溢料餅大小，找到A、B兩款塑件的平衡點(diǎn)，最終溢料餅尺寸如圖所示，直接加在B 塑件末端位置。通過增加溢料餅，可以減少試模次數(shù)，最終生產(chǎn)合格塑件，如圖6所示。

圖6 模具結(jié)構(gòu)和輔助流道圖

5 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程

模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在B塑件末端位置增加一塊溢料餅，解決了A、B 兩款塑件平衡問題，解決了兩款塑件存在差異的問題，注射成型分析和實(shí)際塑件的流動(dòng)基本吻合，填充基本同時(shí)到達(dá)，減少試模次數(shù)和修模費(fèi)用等。模具在成型時(shí)采7點(diǎn)順序針閥控制塑件熔接線位置，在B塑件末端位置增加一塊溢料餅，從而改善A、B塑件的平衡。

6 結(jié)束語

如果兩個(gè)塑件差異較大時(shí)，其中塑件小的位置增加一塊溢料餅，至于溢料餅大小可以通過模流分析來確認(rèn)。實(shí)踐證明，通過MoldFlow 對(duì)成型塑件的平衡起到很大作用，從而縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期，減少修模費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，確保生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的塑料制品。