轎車保險(xiǎn)杠大型注射模設(shè)計(jì)及CAE

1、轎車保險(xiǎn)杠大型注射模設(shè)計(jì)及CAE 1 前言 隨著汽車上業(yè)的發(fā)展，全金屬保險(xiǎn)杠越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代汽車在輕量化、高機(jī)能化以及與車體造型一體化等方面的要求，尤其在轎車、輕型車上，有用塑料保險(xiǎn)杠取代全金屬保險(xiǎn)杠的趨勢(shì)。作為鋼鐵件的替代產(chǎn)品，汽車塑料保險(xiǎn)杠以其造型美觀，重量輕，易于成型，耐腐蝕，成本低，綜合機(jī)械性能良好，且容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)在汽車行業(yè)占據(jù)了一席之地。目前，我國(guó)轎車。微型車、輕型車等生產(chǎn)廠家正在逐步實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 2 轎車前保險(xiǎn)杠幾何結(jié)構(gòu)分析 圖1所示零件為馬自達(dá)轎車前保險(xiǎn)杠，零件壁厚3.5mm，通常要求制件表面光滑無(wú)缺陷，對(duì)其外形精度沒有過(guò)高要求。如圖1所示，保險(xiǎn)杠形狀為馬鞍

2、形，長(zhǎng)1925mm，寬715mm，高538mm，平均壁厚為3.5mm。橢圓形燈孔左右各一，中間為通風(fēng)柵格，內(nèi)側(cè)加強(qiáng)筋若干。尾部有內(nèi)側(cè)卷曲，因此，需要采用內(nèi)側(cè)抽芯。 保險(xiǎn)杠材料要求在較寬的溫度范圍內(nèi)剛性好，耐沖擊性能好，尺寸穩(wěn)定性好，耐溶劑性好，涂裝性能好。丙烯綜合什能較好，故在此選用聚丙烯(改性)作為保險(xiǎn)杠材料。 所設(shè)計(jì)保險(xiǎn)杠模具特點(diǎn)為：模具外形尺寸大(2400mm700mm11OOmm)、體積重(2540t)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，類似為一個(gè)中等程度的工作母機(jī)；模具澆注系統(tǒng)為熱流道，需要電加熱；型腔、型芯冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，型腔與澆注系統(tǒng)的熱流道相互矛盾；制品頂出系統(tǒng)復(fù)雜，常用液壓、機(jī)械聯(lián)合頂出，并采用機(jī)械手

3、自動(dòng)取出制品；制品尺寸大，澆注系統(tǒng)常為冷，熱流道相結(jié)合。 3 CAE優(yōu)化分析 在對(duì)轎車前保險(xiǎn)杠注射模的總體結(jié)構(gòu)、使用功能控制及模具結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)(包括澆注系統(tǒng)成型零件和導(dǎo)向裝置、測(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)、模溫控制裝置等的設(shè)計(jì))進(jìn)行全面設(shè)定的基礎(chǔ)上，采用華中科技大學(xué)國(guó)家模具重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的HSCAE(華塑CAE)軟件進(jìn)行優(yōu)化及動(dòng)態(tài)模擬分析，從而改變了過(guò)去那種單靠人為經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)模具澆口位置及尺寸，需要多次試模反復(fù)修改，才能最后設(shè)計(jì)定型和制造模具的落后方法。該課題的開展，將會(huì)極大地減少設(shè)計(jì)人員反復(fù)估算饒口尺寸的繁雜勞動(dòng)，加速我國(guó)對(duì)大型轎車注射模設(shè)計(jì)、制造及產(chǎn)品牛產(chǎn)系列化的進(jìn)程。 塑料注射成型時(shí)，塑料在型腔中的流動(dòng)和成型，與材料的性能、塑件的形狀尺寸、成型溫度、成型速度成型壓力、成型時(shí)間、模腔表面情況和模具設(shè)計(jì)等一系列因素有關(guān)。CAE優(yōu)化分析就是利用計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算功能，綜合考慮各種因數(shù)，得出流動(dòng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、剪切應(yīng)力場(chǎng)等模擬結(jié)果，從而評(píng)定所用方案的優(yōu)劣。這里使用華中科技大學(xué)模具國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的HSCAE5.0軟件進(jìn)行優(yōu)化分析。 流動(dòng)場(chǎng)分析結(jié)果如圖2所示，其流動(dòng)是平衡的，結(jié)合后面熔結(jié)痕分析結(jié)果說(shuō)明澆口開設(shè)是合理的。溫度場(chǎng)分結(jié)果如圖3所示，結(jié)束時(shí)溫差比較大，可能原因是此模具采用熱流道技術(shù)，而CAE分析結(jié)果按冷流道汁算得出。若出現(xiàn)注射結(jié)束時(shí)不同位置的溫差太大，就很