摘要運(yùn)用CAE技術(shù)對(duì)汽車保險(xiǎn)杠模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成型工藝

1、摘要：運(yùn)用CAE技術(shù)對(duì)汽車保險(xiǎn)杠模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成型工藝條件進(jìn)行了氣輔注射成型模擬分析，成功的設(shè)計(jì)出了符合實(shí)際生產(chǎn)需要的保險(xiǎn)杠模具結(jié)構(gòu)；優(yōu)化了氣體充填成型工藝和充填效果，改善了制品表面質(zhì)量和力學(xué)性能，提高了首試成功率。 關(guān)鍵詞：氣體輔助注射成型；CAE；優(yōu)化設(shè)計(jì)；汽車保險(xiǎn)杠 為了解決由于尺寸較大給注射成型帶來(lái)的成型困難和工藝范圍狹窄的問(wèn)題，大型的汽車模具往往采用增加熱流道和澆口數(shù)目的設(shè)計(jì)形式1。結(jié)果模具型腔充填很難均衡，且熔接痕數(shù)目增多，嚴(yán)重影響了制品的外觀質(zhì)量和力學(xué)性能。作為一種創(chuàng)新的注射成型工藝，氣體輔助注射成型突破了傳統(tǒng)注射成型的局限性，被逐步應(yīng)用于多種塑料產(chǎn)品2。將氣輔注射成型技術(shù)應(yīng)用到

2、大型汽車模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段采用技術(shù)對(duì)氣輔成型過(guò)程作模擬分析，有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以汽車保險(xiǎn)杠氣輔注塑模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為例，對(duì)技術(shù)在氣輔注塑模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入探討。 1氣輔注塑模擬分析條件 1.1分析用原料 分析所用的注塑原料為公司產(chǎn)/，其主要成型參數(shù)如表1所示。  1.2分析用注塑機(jī) 分析采用的注塑機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)表2。  中國(guó)熱模網(wǎng)首發(fā) 2氣輔注塑模擬分析過(guò)程 2.1分析簡(jiǎn)介 塑料充填形態(tài)取決于模具澆注系統(tǒng)的形式，例如澆口、流道尺寸、澆口的位置等；氣道設(shè)計(jì)包括進(jìn)氣形式、進(jìn)氣點(diǎn)的位置、氣道分布以及氣道尺寸等內(nèi)容。保險(xiǎn)杠常用的進(jìn)氣形式有兩種，一種是從模具

3、型腔進(jìn)氣，另一種是從主流道入口進(jìn)氣。本文采用從型腔進(jìn)氣的形式。氣體主要從制品局部壁厚尺寸較大部分穿過(guò)，因此在建模過(guò)程中須將這部分等效成氣道，并設(shè)置形狀因子；汽車保險(xiǎn)杠模具一般采用短射或滿射氣輔成型工藝。良好的氣輔成型工藝關(guān)鍵是處理好了幾個(gè)要素的關(guān)系，這幾個(gè)要素分別為進(jìn)氣時(shí)間、射料時(shí)間、進(jìn)氣壓力。 該套汽車保險(xiǎn)杠模具的分析從這三個(gè)要素出發(fā)，先后調(diào)整了澆口位置、澆口數(shù)量以及氣輔成型工藝的設(shè)置等，最終取得了良好的效果。該套汽車保險(xiǎn)杠制件屬于薄壁狹長(zhǎng)型制件，壁厚在1.22之間，總長(zhǎng)度約為1200。 2.2原始方案分析  圖1為原始設(shè)計(jì)模型。如圖1所示，制件采用3點(diǎn)(，)進(jìn)料；流道為熱流道，直

4、徑12；澆口為側(cè)澆口，寬度8，長(zhǎng)度2。制件邊緣處壁厚尺寸較大，可以將其用作氣道，在建模過(guò)程中等效成一維圓柱，直徑為7.2，形狀因子1.13。為進(jìn)氣點(diǎn)。分析條件如表3所示。 中國(guó)熱模網(wǎng)首發(fā)圖2為原始方案分析氣體掏空率。從圖2可以看出，氣道附近有氣體不均勻滲出；且部分氣體通過(guò)澆口進(jìn)入熱流道內(nèi)，使成型工藝較難調(diào)整。造成以上缺陷的原因可能有如下幾點(diǎn)：一是3個(gè)澆口造成充填不均勻，從而影響氣體穿透；二是氣壓太大，延遲時(shí)間太短；三是進(jìn)氣點(diǎn)離澆口太近。 圖3為原始方案分析熔接痕。從圖3可以看出，制品表面有大量尺寸較大的熔接痕，大大影響了制品表面質(zhì)量和力學(xué)性能。 2.3優(yōu)化方案分析   &#

5、160;     根據(jù)原始方案分析發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題作出如下調(diào)整：澆口數(shù)目由原來(lái)的3個(gè)減少為1個(gè)；將最大氣壓減小為25，并增大延遲時(shí)間；將進(jìn)料點(diǎn)設(shè)計(jì)到進(jìn)氣點(diǎn)相對(duì)的一側(cè)。分析條件如表4所示。圖4為氣體掏空率。從圖4看出，氣體均勻穿透氣道，滲出面積較小，沒(méi)有氣體進(jìn)入熱流道。 圖5為優(yōu)化方案分析氣輔工藝變化曲線。從圖5可以看出，主流道入口處壓力僅為29.11，制品成型較容易。氣輔進(jìn)氣延遲時(shí)間為0.91.1。 對(duì)原始方案的優(yōu)化分析，使氣體充填更加均勻，熔接痕數(shù)量減少，改善了制件表觀質(zhì)量，提高了制件的力學(xué)性能，降低了模具的成本，優(yōu)化了成型工藝。 3結(jié)論 1)以汽車保險(xiǎn)杠模具為例，在模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用氣體輔助注射成型技術(shù)；同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中輔以氣輔模擬技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行成型模擬和優(yōu)化，大大提高制品的質(zhì)量，節(jié)省模具設(shè)計(jì)和制造成本，優(yōu)化成型工藝條件，因此具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 2)該套汽車保險(xiǎn)杠模具最佳設(shè)計(jì)方案為：采用一個(gè)熱流道，從制品中間單點(diǎn)進(jìn)料；可將制品邊緣局部較厚部位用作氣道，不必增加其余氣道設(shè)計(jì)，可從制品