李 佳

（上海通領(lǐng)汽車飾件有限公司，上海201318）

0 引言

與普通注塑相比，雖然雙色注塑的成型原理和過程比較復(fù)雜，技術(shù)含量更高，但可以大幅度提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，并保證塑件良好的質(zhì)量。目前對汽車塑件主要是從理論和工藝上進行研究，而對工藝模擬的研究比較少，本文主要對雙色注塑塑件CAE模擬研究，通過模擬得到的參數(shù)可以為后續(xù)的生產(chǎn)加工提供分析數(shù)據(jù)。

1 汽車空調(diào)旋鈕CAE模擬過程

雙色注塑件的CAE分析流程可以分為3大部分：前處理、計算部分、后處理。前處理部分主要指三維模型創(chuàng)建、網(wǎng)格劃分、網(wǎng)格優(yōu)化和工藝參數(shù)設(shè)置等；計算部分是指CAE軟件根據(jù)設(shè)置好的工藝參數(shù)進行注塑過程模擬以及有限元計算的過程；后處理部分則是指對上一步的計算結(jié)果進行分析，對塑件結(jié)構(gòu)、模具設(shè)計、工藝參數(shù)進行評價、修改與優(yōu)化。上述3個部分往往需要反復(fù)多次操作，最后才可以獲得最優(yōu)的模擬結(jié)果和各工藝參數(shù)值。

2 利用Moldflow軟件進行分析的步驟

針對雙色注塑塑件汽車空調(diào)旋鈕，利用Moldflow軟件進行分析的步驟如下：

2.1 構(gòu)建三維模型

根據(jù)汽車廠商對零件的尺寸、外觀、結(jié)構(gòu)和功能要求，利用UG軟件，構(gòu)建出汽車空調(diào)旋鈕的三維模型。

2.2 模型的前處理與轉(zhuǎn)換

首先將UG創(chuàng)建的零件三維模型導(dǎo)出為x－t格式，再導(dǎo)入Moldflow CADDOCTOR中進行零件修復(fù)，然后進行結(jié)構(gòu)簡化，去除一些對模流分析幾乎沒有影響的倒角和臺階等結(jié)構(gòu)。修復(fù)和簡化完成后，再將模型導(dǎo)出為udm格式文件，為后續(xù)Moldflow分析做好準備（圖1）。

圖1 汽車空調(diào)旋鈕修復(fù)與簡化

2.3 網(wǎng)格劃分

Moldflow軟件對于雙色塑件的網(wǎng)格劃分，具有2種不同的方法。第一種方法是先新建工程，導(dǎo)入基體部分零件模型，進行網(wǎng)格劃分，然后設(shè)置注塑工藝為熱塑性重疊注塑，再添加進第二次注塑零件，并進行網(wǎng)格劃分。第二種方法則是直接在UG軟件中將2次注塑的零件裝配在一起，導(dǎo)出為x－t格式，在Moldflow中新建工程，直接導(dǎo)入這一文件，分別對2部分進行網(wǎng)格劃分，然后設(shè)置注塑工藝為熱塑性重疊注塑，并將2部分分別指定為第一次注塑和第二次注塑。

Moldflow軟件在熱塑性重疊注塑工藝下，提供了3種雙色注塑成型分析序列：充填＋保壓＋重疊注塑充填、充填＋保壓＋重疊注塑充填＋重疊注塑保壓和充填＋保壓＋重疊注塑充填＋重疊注塑保壓＋翹曲。其中，第3種分析序列必須要求網(wǎng)格模型為三維類型。因此，在劃分網(wǎng)格時，選擇了三維網(wǎng)格模型。

2.4 設(shè)置成型方式

在Moldflow軟件工具欄中設(shè)置成型工藝為“熱塑性重疊注塑”，并分別在2部分零件的屬性中將其指定為第一次注塑和第二次注塑，確定其注塑順序。

2.5 選擇材料

汽車空調(diào)旋鈕的基體部分需要具有合適的強度，能承受一定的力矩，以帶動一根連桿，進而控制出風(fēng)口風(fēng)門的旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)空調(diào)出風(fēng)量的大小；旋鈕的表面直接與人體相接觸，需要具有良好的柔軟性、舒適性和易操作性，因此分別為2次注塑選擇不同的注塑材料，基體材料采用較硬的PA6，表面材料采用柔軟的TPE。在Moldflow的材料庫中分別選擇第一次注塑和第二次注塑的材料為BASF公司的Ultramid8267GHS和SABIC公司的LomodB0200。

2.6 創(chuàng)建澆注系統(tǒng)

由于雙色注塑的要求，需要分別為2部分零件指定注射位置和流道系統(tǒng)。由于零件較小，因此采用一個澆口就足夠，同時為了便于自動脫模，澆口形式設(shè)置為點澆口，省略分流道及冷料井，只設(shè)計主流道即可。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗、Moldflow的澆口分析以及塑件的外觀要求，第一次注塑澆口選在塑件的中間連接筋處，便于進澆，且澆口痕跡可以被第二次注塑遮擋，保證外觀質(zhì)量，如圖2（a）所示；第二次注塑澆口則選在塑件的中間位置，便于平衡進澆和模具設(shè)計，同時方便澆口自動拉斷，如圖2（b）所示。

2.7 設(shè)置工藝參數(shù)

在任務(wù)視窗中選擇工藝設(shè)置，系統(tǒng)會彈出工藝設(shè)置向?qū)?，包括第一次注塑和第二次注塑的熔體溫度、模具溫度、注射速率、保壓壓力、保壓時間等工藝參數(shù)。在這里，作為后續(xù)工藝參數(shù)優(yōu)化的對照組，將一切參數(shù)按照軟件默認處理。

圖2 澆注系統(tǒng)創(chuàng)建

2.8 結(jié)果處理與分析

Moldflow軟件功能強大，提供了數(shù)十個方面的分析結(jié)果。這里我們只選取了幾個對實際生產(chǎn)具有較大意義的參數(shù)進行說明，第一次注塑和第二次注塑的時間分別為0.872s和0.749 5s，兩者時間相近，兩次注塑時間差很小，有利于統(tǒng)籌生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，同時還可以減少第二次注塑前基體部分的冷卻時間，提高兩者的界面結(jié)合力，減小塑件最終的翹曲量。鎖模力是指為保證塑件質(zhì)量，克服注塑時型腔內(nèi)部熔體對模具的漲開力，注射機鎖緊模具的力。2次注塑的鎖模力分別為1.874t和0.745 2t。應(yīng)以數(shù)值最大的鎖模力為準，選擇合適的注塑機，保證塑件所需的鎖模力不大于注塑件最大鎖模力的80%。

3 結(jié)語

汽車空調(diào)旋鈕的雙色塑件的成型原理和過程十分復(fù)雜，模具結(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，同時其代表了注塑產(chǎn)品的未來發(fā)展方向之一，技術(shù)含量更高，發(fā)展趨勢更迅速，并在生產(chǎn)生活中得到了越來越多的應(yīng)用。本文以雙色塑料零件為研究對象，通過Moldflow對零件進行模擬分析，為后續(xù)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計提供數(shù)據(jù)參考。

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