周建國

廣州廣日電氣設(shè)備有限公司 廣東 廣州 510000

Moldflow 是一款將塑膠零件注塑成型的仿真分析軟件,能夠幫助驗證和優(yōu)化塑膠零件、注塑模具和注塑成型流程。本文利用Moldflow 的仿真分析功能,從工藝角度分析車燈面罩,對網(wǎng)格狀態(tài)進行檢測和處理,選用相應(yīng)成型材料,設(shè)置相應(yīng)工藝參數(shù),尋找最優(yōu)的澆口位置。再利用NX moldwizard模塊具有注塑模的功能,對車燈面罩進行注塑模具設(shè)計。整個開模過程中,設(shè)計和分析統(tǒng)籌兼顧,以便達到最優(yōu)的建模方案,確保制作出合格的模具和產(chǎn)品。

一、產(chǎn)品特性

車燈面罩是汽車大燈的面門,主要承擔(dān)著保護大燈內(nèi)部零部件的作用。本身要求透光性極好,材質(zhì)耐候性要求很高,能夠經(jīng)受每天的日曬雨淋而不輕易老化。因此塑件材料一般選用德國Bayer的PC AL2647,產(chǎn)品表面需要硬化涂層和防霧漆處理。從如圖A 的情況來看,車燈面罩形狀具有復(fù)雜多變的特點;面罩裝配位需要與燈殼完美配合;整燈打膠處理后,氣密性要求達到7級以上,因此需要嚴格控制產(chǎn)品的變形量。產(chǎn)品要求極高導(dǎo)致設(shè)計車燈面罩模具結(jié)構(gòu)具有一定的難度,也難于控制好車燈面罩的模具尺寸。

圖A

二、處理網(wǎng)格的方法

從CAE的角度分析塑件時,首先分析網(wǎng)格的質(zhì)量,驗證其準(zhǔn)確性,車燈面罩模具設(shè)計的重點工作是保證網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格修復(fù)的質(zhì)量。

(一)網(wǎng)格劃分概述

開展網(wǎng)格劃分工作首先要處理好三維模型轉(zhuǎn)化的問題,先將其轉(zhuǎn)換成Stp格式,然后利用Moldflow 軟件對其進行認證處理,一般實現(xiàn)網(wǎng)格劃分的方法是利用三角形單元處理,網(wǎng)格數(shù)目根據(jù)模型尺寸的變化而變化,從幾千到幾十萬數(shù)目跨度極大,并且網(wǎng)格密度和復(fù)雜程度也隨之增加,它們之間是存在正相關(guān)關(guān)系。

(二)優(yōu)化處理網(wǎng)格

處理好車燈面罩模具網(wǎng)格劃分后,下一步工作就是統(tǒng)計車燈面罩的網(wǎng)格信息,經(jīng)過統(tǒng)計網(wǎng)格信息數(shù)據(jù),網(wǎng)格修復(fù)的問題主要集中在縱橫比的處理上,其它方面的性能表現(xiàn)沒有出現(xiàn)問題,如配向、雙層面、厚度、自由邊和重疊單元的性能都表現(xiàn)良好,因此,對于網(wǎng)格優(yōu)化工作,只要集中力量修復(fù)好縱橫比就可以了。經(jīng)過有效的修復(fù),其效果圖如圖B。

圖B

三、關(guān)于注塑模設(shè)計的概述

(一)車燈面罩注塑模設(shè)計的分型面

分類面不但關(guān)系到車燈面罩模具的制造和使用,還直接關(guān)系到塑件的精度、形狀以及外觀。故在進行車燈面罩注塑模設(shè)計時,一定要處理好模具的分型面。對于分型面的處理工作在符合以下幾個方面的標(biāo)準(zhǔn)：第一,控制好塑件尺寸精度。第二,將分型面存在的投影面積控制在一個合理范圍內(nèi)。第三,科學(xué)處理好澆注系統(tǒng),尤其是澆注位置的處理工作。第四,如果分型面是曲面的話,要保證模具鎖符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第五,合理安排好模具結(jié)構(gòu),保證結(jié)構(gòu)簡單,操作方便易,制造難度低[1]。

由于有多種卡扣存在車燈面罩的側(cè)向位置,要確保側(cè)向成型,必須充分利用側(cè)向成型塊的作用,保證側(cè)向卡扣能夠順利脫模。根據(jù)面罩實際情況處理分型面時,如果是選擇NX Mold Wizard模塊,那么第一步必須設(shè)計好側(cè)面分型,保證側(cè)面抽芯能順利進行,同時充分發(fā)揮分型功能識別的作用,保證分型邊緣符合塑件要求,而且還要控制好輪廓線,確保出現(xiàn)最大程度的輪廓線。并且還要采用條帶曲面的方法,保證延伸距離科學(xué)合理。創(chuàng)建分型面的效果圖如圖C：

(二)成型零件的處理

成型零件是指與塑件直接接觸、成型塑件內(nèi)表面和外表面的模具部分。它由幾大部分所構(gòu)成,分別是凹模,凸模、鑲塊和嵌件這四大部分。要保證成型零件的質(zhì)量,必須確保塑件的幾何邊界符合標(biāo)準(zhǔn),控制好包容塑件的質(zhì)量,安排好塑件結(jié)構(gòu)布局,確保塑件成型尺寸標(biāo)準(zhǔn)[2]。

車燈面罩由于其復(fù)雜的特性,產(chǎn)品存在內(nèi)斜向倒扣面,模具需要設(shè)計極其復(fù)雜的三級傳動內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu),來保證產(chǎn)品特征成型和順利脫模。內(nèi)抽結(jié)構(gòu)對模具精度要求極高,并且在產(chǎn)品A 級面會留下無法避免的鑲拼線,此鑲拼線需要在產(chǎn)品打合前期得到客戶的認可。圖D 是型芯和型腔的效果圖;圖E 為內(nèi)抽芯機構(gòu)的效果圖。

圖C 分型面效果圖

圖D ：型芯和型腔的效果圖

圖E 內(nèi)抽芯機構(gòu)的效果圖

(三)澆注系統(tǒng)的處理

熔融塑料經(jīng)過壓力處理,會生成模具型腔通道,即經(jīng)過注塑機噴嘴的作用,熔融塑料從模具型腔中流動,其所經(jīng)過的通道。澆注系統(tǒng)由幾大部分所組成,分別為分流道、冷料、澆口和主流道。熔體在模具內(nèi)部流動,其所流經(jīng)的方向、壓力傳遞和排氣溢流都受到澆注系統(tǒng)的直接影響[3]。圖F 是利用Moldflow 分析出來的最優(yōu)澆口位置。

圖F 最優(yōu)澆口位置

從以上的分析可知,澆注系統(tǒng)采用主熱流道轉(zhuǎn)分流道的進澆形式,分流道斷面形狀應(yīng)選擇梯形,澆口類型為潛伏式澆口。方便打開型腔后,實現(xiàn)主流道順利脫出,將分流道留在動模。潛伏式澆口能夠?qū)崿F(xiàn)頂出機構(gòu)運行時,面罩和分流道澆口自動脫離,減少人工剪澆口的工序。圖E為澆注系統(tǒng)效果圖。

圖E 澆注系統(tǒng)效果圖

(四)車燈面罩模架處理

通過模架作用,保證型芯和型腔的位置精度,實現(xiàn)產(chǎn)品頂出和分離。從成本角度上考慮,最好選用HASOC 標(biāo)準(zhǔn)模架。它能夠?qū)崿F(xiàn)動模板和定模板開框,針對模具型腔的特點,利用動模鑲件、型芯和定模型腔鑲件這些零件。合理安排模具的各種結(jié)構(gòu),保證相關(guān)零件的尺寸間隙符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

(五)冷卻系統(tǒng)處理

整個模具設(shè)計,冷卻系統(tǒng)是極為重要的環(huán)節(jié),冷卻系統(tǒng)處理不當(dāng),會造成收縮失衡,從而致使塑件變形彎曲。車燈面罩特別容易出現(xiàn)這種狀況,一旦處理不當(dāng),它會嚴重變形。在設(shè)計冷卻系統(tǒng)時,要注意以下三個方面的問題：第一,控制好冷卻回路的通道結(jié)構(gòu)和孔徑尺寸,保證易加工、易清潔。第二,控制好冷卻回路進出口水的溫差,避免溫差過大導(dǎo)致冷卻不均勻。第三,設(shè)置好冷卻回路數(shù)量,保證有足夠多的回路數(shù)量來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的變形。

四、裝配模具的處理

利用NX 軟件設(shè)計出裝配圖,確保各個零件順利鏈接,由于零件與模型之間存在相關(guān)關(guān)系,因此在裝配模型時,要保證好零件與其匹配,保證其儲存空間符合設(shè)計要求。如果存在匹配問題,要對零件設(shè)計進行修改,保證裝配模型中的零件能自行更新,也可根據(jù)裝配環(huán)境,直接對零件設(shè)計進行修改,確保模具裝配合理科學(xué)。

五、結(jié)語

Moldflow 軟件具有強大的分析功能,而NX 軟件又具備良好的設(shè)計能力,將兩者統(tǒng)一結(jié)合起來,先用Moldflow 軟件對車燈面罩進行數(shù)據(jù)分析,根據(jù)分析的結(jié)果,為車燈面罩注塑模的設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持和指明設(shè)計方向,降低設(shè)計困難度,保證設(shè)計的精準(zhǔn)性,將設(shè)計周期盡可能縮短,保證設(shè)計質(zhì)量和效率。