張鳳梅 馮珂欣 李 博

（1、唐山學(xué)院，河北 唐山063000 2、北京郵電大學(xué)，北京102206）

1 概述

CATIA 是法國Dassault System 公司的CAD/CAE/CAM 一體化軟件,它的集成解決方案覆蓋航空航天、汽車制造、消費(fèi)品等所有產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域, 其特有的混合建模技術(shù)更是推動(dòng)著企業(yè)競爭力的提高。而美國Moldflow 公司是從事注塑成型CAE軟件和咨詢的專業(yè)公司,一直主導(dǎo)塑料成型CAE 軟件市場。近幾年在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1-5]。Moldflow 軟硬件技術(shù)為制件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、注塑生產(chǎn)等提供了非常有價(jià)值的信息和建議,對提高制品質(zhì)量、試模成功率及降低成本等都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義[6]。

2 研究對象的工藝性分析

以汽車內(nèi)飾儲物箱箱體為研究對象,塑件如圖1 所示。該塑件采用PC/ABS 材料,密度取1.2g/cm3,PC/ABS 的流動(dòng)性非常好[7],在汽車內(nèi)飾方面應(yīng)用極其廣泛。該塑件壁厚為1～2.5mm,有三個(gè)方向分型側(cè)抽芯?？紤]脫模問題,在塑件表面設(shè)計(jì)一定的脫模斜度。在內(nèi)板上設(shè)計(jì)了加強(qiáng)筋,均取拔模角度1°,加強(qiáng)肋部分不可見,故其精度取MT6,內(nèi)部儲物空間要取放東西,其表面精度取MT5; 箱體內(nèi)部儲物空間的表面粗糙度比箱體外表面低2 個(gè)等級。

圖1 汽車儲物箱箱體

3 Moldflow 分析結(jié)果

將利用CATIA 軟件生成的三維模型導(dǎo)入Moldflow 流動(dòng)分析軟件,以便獲得成型參數(shù)。

3.1 澆口位置分析

為克服熔接痕, 采用充型快且簡化模具結(jié)構(gòu)的直接澆口,并設(shè)在箱體外表面。將澆注系統(tǒng)和制件在實(shí)體設(shè)計(jì)模塊利用執(zhí)行布爾運(yùn)算的方法,通過Boolean Operation 工具欄的Add 命令進(jìn)行合并,另存為. stl 格式,按照初選注射機(jī)型號xs-zy-1000 進(jìn)行分析。步驟:導(dǎo)入由CATIA 建立模型→劃分網(wǎng)格→網(wǎng)格質(zhì)量檢查與修復(fù)→選擇分析類型→選擇材料→設(shè)定成型工藝→分析并得出結(jié)果。澆口最佳位置,根據(jù)顏色判斷,如圖2 的A 處所示。本次分析結(jié)果與預(yù)選澆口位置剛好一致, 驗(yàn)證了澆口位置選擇的合理性。

圖2 澆口位置分析

3.2 流動(dòng)阻力和沖型時(shí)間分析

流動(dòng)阻力如圖3 的B 處所示:最佳澆口位置的顯示結(jié)果為藍(lán)色,流動(dòng)阻力最低。澆口位于如圖4 所示C 處深藍(lán)色區(qū)域時(shí),總的填充時(shí)間為1.717s。

圖3 流動(dòng)阻力分析

圖4 充型時(shí)間分析

3.3 注射和保壓分析

最大注塑壓力出現(xiàn)在1.717s 時(shí)間的時(shí)候, 此時(shí)發(fā)生速度與壓力的轉(zhuǎn)換,之后進(jìn)入了保壓階段,保壓時(shí)間為10s 左右。整個(gè)注射過程的詳細(xì)分析結(jié)果如圖5 所示。填充末端壓力為45MPa,分析結(jié)果如圖6 所示。

圖5 注射壓力隨時(shí)間變化分析

圖6 填充末端壓力分析

3.4 熔接痕位置分析

熔接痕是兩股或兩股以上的料流相遇并熔合時(shí)所形成的痕跡,其存在可以影響制品的表面質(zhì)量,嚴(yán)重的將引起塑件報(bào)廢。由圖7 所示熔接痕位置可以看到, 熔接痕主要集中在塑件背面區(qū)域,該區(qū)域不影響塑件使用要求。

圖7 熔接痕位置

4 汽車儲物箱箱體模具設(shè)計(jì)

在CATIA 軟件中,應(yīng)用Mold Tooling Design 時(shí),將在Core &Cavity Design 中設(shè)計(jì)完成的Molded Part 調(diào)入。針對一模一腔設(shè)計(jì), 進(jìn)入Assemble Design , 利用Move 工具欄上Manipulation Parameter 對話框?qū)olded Part 進(jìn)行旋轉(zhuǎn), 然后再利用Constrains 工具欄上的偏移命令完成具體位置的設(shè)置[9],模具三維造型如圖8 所示: 根據(jù)以上成型參數(shù)分析, 該模具在xs-zy-1000 注射機(jī)上成型,模架為600mm×700mm,定模由定模板和定模座板組成, 動(dòng)模為一塊動(dòng)模板, 分型面選在最大截面處。主澆道采用倒錐形,澆口采用直接澆口,Z 字形頭冷料井。采用導(dǎo)柱及導(dǎo)套導(dǎo)向,采用六根頂桿頂出。側(cè)向分型抽芯有兩個(gè)方向采用斜導(dǎo)柱, 另外一個(gè)抽拔距較大的采用液壓缸側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)完成。冷卻系統(tǒng)采用直流式冷卻。

圖8 模具三維造型

開模時(shí),動(dòng)模部分向下移動(dòng),兩側(cè)滑塊沿著斜導(dǎo)柱抽芯,由于抽芯距較小,先行抽出。由于箱體腔體部分側(cè)滑塊還未抽出,塑件開模后留在動(dòng)模一側(cè), 腔體側(cè)滑塊在液壓缸的帶動(dòng)下進(jìn)行側(cè)抽,注射機(jī)推動(dòng)推桿固定板帶動(dòng)推桿推動(dòng)塑件,同時(shí)燕尾槽的設(shè)計(jì)有效地防止了液壓缸與推出機(jī)構(gòu)配合不同步時(shí)產(chǎn)生卡死現(xiàn)象的出現(xiàn)。

5 結(jié)論

Moldflow 軟件擁有完善的模擬分析工具,能夠?qū)^大多數(shù)熱塑性塑料和熱固性塑料的注塑成型過程進(jìn)行模擬[6],對模具進(jìn)行可行性方案分析,預(yù)測注射時(shí)會(huì)產(chǎn)生的缺陷,對完善模具結(jié)構(gòu)、避免造成生產(chǎn)損失等有重要的現(xiàn)實(shí)意義。