王 靜

北京威卡威汽車零部件股份有限公司

汽車B柱注塑成型數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)

王 靜

北京威卡威汽車零部件股份有限公司

隨著現(xiàn)代科技的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到工業(yè)制造中，尤其是汽車制造領(lǐng)域。眾所周知在汽車的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有A柱，B柱和C柱有的還有D柱，這些立柱對(duì)車身起到一定的支撐作用，而與其相連接的立柱護(hù)板則是起到了吸收沖擊，保護(hù)駕乘人員，裝飾車輛內(nèi)部的作用。汽車B柱作為汽車車身的重要零件，起到抵抗車向內(nèi)彎曲的作用。根據(jù)分析，在汽車發(fā)生側(cè)碰時(shí)，B柱中間段受到的彎矩最大，說(shuō)明其剛度的分布非常重要。注塑模CAE軟件能夠計(jì)算出特定工藝條件下制品的較為真實(shí)的變形結(jié)果，并為注塑成型提供優(yōu)化的注塑工藝參數(shù)。借助于數(shù)值化模擬分析的結(jié)果，將變形量逆向補(bǔ)償?shù)疆a(chǎn)品模型中，將為降低制品的變形提供一個(gè)新的思路。

汽車；B柱成形；模具結(jié)構(gòu)

在塑料零件的注塑成型過(guò)程中，工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量所發(fā)揮的作用是至關(guān)重要的，它不僅僅決定著塑料產(chǎn)品的表面質(zhì)量，同時(shí)也決定著塑料產(chǎn)品的機(jī)械性能。要想提高零件的質(zhì)量，一定要以優(yōu)化注塑工藝參數(shù)為根本。

1 我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

模具工業(yè)在現(xiàn)代的工業(yè)產(chǎn)品中有著舉足輕重的地位，據(jù)統(tǒng)計(jì)有一的工業(yè)產(chǎn)品是使用模具加工的，模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的支柱。模具可以加工注塑件、橡膠件、壓鑄件、鈑金件和鑄件等，是重要的生產(chǎn)工藝裝備。尤其是汽車行業(yè)對(duì)模具的依賴最為突出。自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，同時(shí)模具工業(yè)的發(fā)展也是非常的迅速。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)模具的質(zhì)量和制造技術(shù)要求也越來(lái)越高，同時(shí)也為我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的推動(dòng)力。

為轎車內(nèi)飾件B柱下護(hù)板的模型，此產(chǎn)品為奇瑞汽車其中一款車的B柱下護(hù)板。（見(jiàn)圖1、圖2）

B柱下護(hù)板為轎車中的內(nèi)飾件，安裝在轎車的B柱處(轎車有A柱、B柱、和C柱)，A柱是汽車前擋風(fēng)玻璃與前車門之間的柱子，B柱是前后車門之間的柱子，C柱是后車門和后擋風(fēng)玻璃之間的柱子。轎車一般有A，B，C，三個(gè)柱子，而稍大些的MPV型車則會(huì)有D柱，其位置依次類推。

2 注塑成型過(guò)程中存在的問(wèn)題

在實(shí)際注塑成型過(guò)程中出現(xiàn)欠注，流道不平衡等問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題經(jīng)過(guò)了多次的試模、修模，浪費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力和時(shí)間，但仍然沒(méi)有找到一個(gè)有效的解決方案。其實(shí)導(dǎo)致這些問(wèn)題的原因主要有：其一，模具的設(shè)計(jì)問(wèn)題，目前模具的設(shè)計(jì)基本上是依賴設(shè)計(jì)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，比如澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全是根據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)而沒(méi)有科學(xué)的依據(jù)，這樣的設(shè)計(jì)方法肯定導(dǎo)致了設(shè)計(jì)過(guò)程的盲目性和無(wú)科學(xué)性。其二，在產(chǎn)品的注塑過(guò)程中，注塑工藝參數(shù)沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，也是根據(jù)注塑工藝人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)而來(lái)。比如注塑壓力、保壓壓力、模具表面溫度和熔體溫度這些參數(shù)的確定都沒(méi)有科學(xué)的依據(jù)。

圖1 B柱下護(hù)板

圖2 B柱下護(hù)板(背面)

3 B柱下護(hù)板模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 模具設(shè)計(jì)前分析

1)型腔數(shù)量的確定。B柱下護(hù)板為轎車中的內(nèi)飾件，安裝在轎車的B柱處(轎車有A柱、B柱、和C柱)，在第一章中已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明。B柱下護(hù)板的作用一方面是裝飾轎車內(nèi)部，另一方面也起到對(duì)安全帶的固定作用。從圖中也不難發(fā)現(xiàn)，B柱下護(hù)板在左右的B柱上都有安裝，而且兩個(gè)B柱下護(hù)板為鏡像對(duì)稱件，故在設(shè)計(jì)模具時(shí)采用一模兩腔的設(shè)計(jì)形式，一模兩腔的設(shè)計(jì)在前面的模擬中已經(jīng)確定了。在生產(chǎn)注塑中一次即可成型該左右件，一模兩腔的設(shè)計(jì)即提高了生產(chǎn)效率也節(jié)約了生產(chǎn)成本，但是對(duì)模具設(shè)計(jì)的技術(shù)要求卻比較高。

2)脫模方向及分型面的確定。在確定型腔數(shù)量之后，再對(duì)制件進(jìn)行分型面及開(kāi)模方向的分析，其中開(kāi)模方向在第四章的澆注系統(tǒng)優(yōu)化分析時(shí)己經(jīng)確定，即為Z向，如下圖所示：

圖3 B柱下護(hù)板的脫模方向

3)模架及其他部件的選用設(shè)定。模架的設(shè)計(jì)選擇是整個(gè)模具設(shè)計(jì)的重要組成部分，模架為所有零部件提供了裝配基礎(chǔ)，承載了模具的各個(gè)功能系統(tǒng)。UG中注塑模具模架庫(kù)作為CAD系統(tǒng)重要的部分，主要是為用戶提供完整的模架，便于用戶在確定設(shè)計(jì)方案之后，直接利用現(xiàn)有的資源快速地完成模具的設(shè)計(jì)。UG注塑模模塊中標(biāo)準(zhǔn)模架的出現(xiàn)為模具設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)了極大的方便，其中模架庫(kù)中有很多公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)模架可供選擇。其中注射模標(biāo)準(zhǔn)模架按模架零件的成形式分為A型、B型、C型和D型4種基本類型按模架外形結(jié)構(gòu)分為I型(工字模)，H型(直身模)和T型(直身模加面板)；按模架的水口形式分為大水口模架、細(xì)水口模架及簡(jiǎn)化型細(xì)水口模架。對(duì)于本制件選用LKM公司的注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架，其型號(hào)為：A型一大水口系統(tǒng)一工字模。

4)澆注系統(tǒng)優(yōu)化。根據(jù)最佳的澆注系統(tǒng)參數(shù)，在設(shè)計(jì)的模具中加工出相對(duì)應(yīng)的流道系統(tǒng)從而優(yōu)化模具的設(shè)計(jì)。對(duì)于本產(chǎn)品的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先分析一下B柱下護(hù)板的特點(diǎn)。該產(chǎn)品厚度方向的尺寸只有3～左右，相對(duì)于其他方向的尺寸是特別的小(模具的長(zhǎng)寬分別為771 mm，620mm )。故在該產(chǎn)品的冷卻過(guò)程中一般不需要冷卻系統(tǒng)，模具自身就能起到很好的冷卻作用。將模擬分析得出的最佳澆注系統(tǒng)，注塑模的相關(guān)設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到了實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中并制造出了注塑模，然后根據(jù)注塑機(jī)參數(shù)選用合適的注塑機(jī)，最后再根據(jù)最佳注塑工藝參數(shù)設(shè)定相應(yīng)數(shù)值。從而得到了B柱下護(hù)板，且得到的B柱下護(hù)板符合質(zhì)量及安裝的要求。實(shí)踐證明本文運(yùn)用Moldflow對(duì)B柱下護(hù)板注塑成型過(guò)程模擬分析得出的一系列參數(shù)對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)起到了有效的指導(dǎo)作用，具有非常重要的實(shí)用價(jià)值。

綜上所述，在模擬變厚度 B 柱的注塑成型時(shí)，需要進(jìn)一步考慮改變模具參數(shù)和工藝參數(shù)以及其修改模具形面來(lái)優(yōu)化成形件的質(zhì)量。對(duì)變厚汽車 B 柱成形進(jìn)行試驗(yàn)研究，為實(shí)際生產(chǎn)提供基礎(chǔ)。

[1]郭利娜.汽車三角窗密封件注塑成型數(shù)值模擬及模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)[D].燕山大學(xué)，2015.

[2]夏元峰.變厚度汽車B柱沖壓成形工藝研究及模具設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2013.

[3]肖正明.氣體輔助注射成型數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化[D].昆明理工大學(xué)，2006.