汽车灯罩的注塑辅助工艺分析及注塑模设计

汽车灯罩的注塑辅助工艺分析及注塑模设计内容摘要：

℃的热风循环干燥箱内2~4h，再冷却至室温即可。 表 为注塑模工艺条件。 表 注塑模工艺条件 干燥处理 ABS 材料具有吸湿性，要求在加工之前进行干燥处理。 建议干燥条件 为80~90℃ 下最少干燥 2小时。 材料温度应保证小于 %。 熔化温度 210～ 280℃ ；建议温度： 245℃。 模具温度 25～ 70℃ 注射压力 500~1000bar 注射速度 中高速度 塑件的尺寸精度 塑件没有精度要求，根据塑料制件尺寸公差 标准 GB/T144861993，采用本标准的MT3 级精度。 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 6 第三章 塑件 CAE 分析 这里运用注射模模流分析软件 MOLDFlOW 进行分析， MOLDFLOW 软件可以模拟整个注射过程以及这一过程对注射成型产品的影响。 MOLDFLOW 软件工具中溶合了一整套设计原理，可以评价和优化组合整个过程，在模具制造以前对塑料产品的设计、生产和质量进行优化。 注射模 CAE 技术的作用在于： 优化塑件设计。 塑件的壁厚、浇口数量及位置等对于塑料制品的质量及工艺适应性有很大关 系，以往单凭设计者个人经验，用手工方法加以实现，往往费时费力，设计出的制品不尽合理； 优化注射模具设计，利用 CAE 可以对浇口位置及尺寸、浇道尺寸、冷却系统等进行优化．在计算机上模拟成型过程，可以大大提高模具质量，减少试模次数； 优化注射工艺参数，它可以帮助确定最佳注塑压力、锁模力、模具温度、料流温度、及注射时间等，以注射出最佳的塑料制品，减少注射成型周期，节约产品生产成本。 [4] 考虑到模型的一些小孔以及拐点对模型划分网格的影响，而其本身对模拟分析结果没多大的影响。 在分析前，首 先把 不符合纵模比的单元合并 ，把死点删除。 图 为汽车灯罩 处理后的 3D 实体模型的有限元网格模型。 分析中采用 表面网格（ fusion） ，塑件材料为 ABS。 有限元分析网络诊断结果 数据如 图 ，三角形单元个数 2942，节点个数 1489，网格纵模比的最大值为 ，小于 10。 完全重叠单元个数 1，自由边 44。 三角形单元的纵横比平均值为 ，小于 6，网格的纵横比结果还比较理想的。 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 7 图 塑件有限元网格划分图 图 有限元分析 网格诊断 数据 在进行 Fill、 Flow、 Cool 等分析时必须设置浇口，否则无法进行分析。 浇口位置的选择是在进行了 moldflow 中的 Gate Location 分析后，根据分析得到的最佳浇口位置进行选取的。 浇口位置的好坏，不仅影响到产品的外观，而且影响到产品的质量。 Gate Location 为用户提供了良好的分析前准备，避免了由于浇口位置设置不当引起的不合理湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 8 成型。 选择 moldflow 中的浇口位置项进行优化分析，得出以下蓝色区域为最佳浇口位置。 图 填充 分析 采用此浇口位置 一腔一模的方案对模型进行填充和冷却分析。 通过计算 ， 本方案初步选定冷却道横截面的直径 定模侧 为 8 ㎜ ，离塑件的模具壁厚的平均值为 10㎜，两冷却道之间的间距为 120㎜，冷却道的长度为 130 ㎜采用串联式，动定模布置。 图 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 9 充模时间（ fill time）： 充模时间显示的是熔体流动前沿的扩展情况，制件的填充应该平衡。 当制件平衡充模时，制件的各个远端在同一时刻充满。 图 所示为填充时间结果图。 图 浇口位置的填充时间 压力（ Pressures）： 象充模时间一样，压力分布也应该平衡。 或者在保压阶段应保证均匀的压力分布 和几乎无过保压。 图 所示为压力分析结果图示。 主要给出了填充过程中模腔内的压力分布。 图 模腔内的压力分布 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 10 流动前沿温度（ Temperature at flow front） ： 流动前沿温度是聚合物熔体充填一个节点时的中间流温度。 因为它代表的是截面中心的温度，因此其变化不大。 流动前沿温度图可与熔接线图结合使用。 熔接线形成时熔体的温度高，则熔接线的质量就好。 而在一个截面内熔接线首先形成的地方是截面的中心，因此，如果流动前沿的温度高，熔接线强度通常都高。 图 为流动前沿温度图示。 图 流动前沿处的温度 体积温度（ Bulk temperatures）： 模具中的聚合物温度在整个注塑成型周期中是不断变化的，它不仅随时间变化，而且沿壁厚也是变化的。 体积温度反映了聚合物内部能量的传递。 当没有聚合物流动时，体积温度就是截面上温度的简单平均值；当有聚合物流动时，截面上流速越快的部分，将给予越大的权重。 在充模阶段，体积温度图应非常均匀，其变化以不超过 5176。 C (~10176。 F)为宜。 实际应用时允许有较大的温度降，通常高至20176。 C (~35176。 F)的温降都是可以接受的。 图 3. 8 所示为填充 体积温度 图示。 可以看出塑 件体积温度非常均匀。 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 11 图 体积温度分布 注射位置压力： XY 图（ Pressure at injection location: XY Plot ） ： 通过注射位置压力的 XY 图可以容易地看到压力的变化情况。 当聚合物熔体被注入型腔后，压力持续增高。 假如压力出现尖峰（通常出现在充模快结束时），表明制件没有很好达到平衡充模，或者是由于流动前沿物料体积的明显减少使流动前沿的速度提高。 图 所示为注塑口压力曲线。 注塑压力是成型过程中的重要参数，直接决定了注塑机能够提高压力值大小的下限。 本模型压力最大值为 15MPa。 图 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 12 推荐的注射速度： XY 图（ Remended ram speed: XY Plot）： 推荐的注射速度是以使流动前沿的速度更加均匀为原则而建立的，它将有助于消除压力尖峰，同时可以改善制件的表面光洁度。 图 所示为推荐螺杆速率曲线。 这曲线可以用于设定注塑机的螺杆在注塑过程中的运动。 图 螺杆速率曲线 锁模力 XY 图 (Clamp force: XY Plot)： 如图 ， 该 XY 图表示锁模力随时间而变化的情况 ,所需最大锁模力约为 25KN 计算锁模力时 把 XY 平面作为分型面，锁模力根据每个单元在 XY 平面上的投影面积和单元内的压力进行计算。 锁模力对充模是否平衡、保压压力和体积 /压力控制转换时间等非常敏感。 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 13 图 锁模力曲线 气穴 （ Air traps）： 图 所示为气穴位置图示。 气穴分布在模型上表面， 在此面上开设分型面，这样使得型腔的气体容易排出。 图 充填区域 ：表示塑件能否被完全填充，是判断是否产生浇不足缺陷的依据。 如图 所示。 很明显，塑件已被完全填充，不会产生浇不足的现象。 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 14 图 制品平均温度（ Average temperature. part）： 图 所示为平均温度结果图。 该结果图最大值最小值之间的差异应当尽量减小，即温度分布应当均匀。 从图中易知，其温度分布还比较均匀。 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 15 图 冷却介质 温度（ Circuit Coolant Temperature ） ： 这个结果显示了冷却液流经冷却管道时的温度变化。 一般情况下，冷却液温度的升高不要超过 3186。 C。 图 所示为冷却温度结果图。 可以看出入口冷却液与出口冷却液温差很小。 图 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 16 管道表面金属温度（ Circuit Metal Temperature）这个结果显示了冷却管道表面。 即冷却液和金属的界面的温度。 这个温度应该不能比冷却液温度高 5186。 C 以上。 通过这个结果我们可以看到回路中热量传递最高的部位。 如果这个温度太高，则表明该部位需要加强冷却。 图。 图 冻结时间（ Time to Freeze）：冻结时间是指充模结束到型腔中的聚合物降至顶出温度所需的时间。 冻结时间可用来估计制件的成型周期，并作为确定保压时间的初始值，同时 可用于观察制件壁厚变化的影响。 图 所示为塑件冷却时间结果。 湖北汽车工业学院毕业设计（论文 ） 17 图 冻结时间 第四章 注塑模设计 分型面的设计原则 [6] （ 1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处； （ 2）分型面的选择应有利于塑件顺利脱。