汽车保险杠注塑成型的数值模拟及翘曲变形控制

摘要

在注塑成型中会产生很多诸如缩痕、翘曲等缺陷。像汽车保险杠这类尺寸大且薄壁的大型注塑件，翘曲变形问题就显得非常突出，生产时仅仅依靠经验来解决会导致试模时间长，反复修模，加大了生产成本。如何降低产品的翘曲是保险杠注塑时必须面对的问题。导致注塑件产生翘曲的主要影响因素有产品结构、模具结构和注塑工艺参数三个。在产品结构不可更改的情况下要想降低产品的翘曲量就必须从模具优化和工艺参数优化两方面着手。注塑模CAE技术可在模具制造之前，在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模，预测设计中潜在的缺陷，改变传统的完全依靠经验和直觉，反复试模、修模的设计方法，提高生产效率、降低生产成本。
　　 在某款汽车前保险杠的生产过程中，引入注塑成型分析软件MOLDFLOW为工具，建立汽车保险杠的有限元模型，进行注塑成型过程的数值模拟。首先在限元模型建立时研究如何快速建立非参数化模型的有限元网格，加快CAE的前处理过程。其次对制件的流道系统和冷却系统进行模拟，比较不同方案下对充填平衡性和冷却均匀性的影响，确定最佳的流道和冷却系统设计方案，进而指导模具的设计。然后运用CAE模拟实验，研究各工艺参数对保险杠翘曲的影响，得到制件发生最小翘曲变形的工艺参数优化值。最后以优化得到的流道、冷却系统进行模具设计，用优化得到的工艺参数在工厂进行实际注塑实验，实验结果比较满意，得到的制件翘曲变形量与分析一致，从而验证了CAE分析和优化的准确性。
　　 以上的这些研究为MOLDFLOW数值模拟在注塑件翘曲变形控制方面的工程应用提供了可靠的案例，为保险杠的注塑工艺分析和模具设计提供了一种有效减小翘曲量的方法，为同类产品开发提供了便利。