汽车门内板注塑工艺优化与模具设计

摘要

随着我国汽车产销量的不断增加，在汽车轻量化的趋势下推动着汽车塑料制品广泛运用，汽车塑料化成为汽车行业水平的重要衡量标志。薄壳类注塑制件是注塑零件最常见的类型，其中翘曲变形是其制件的主要缺陷，过大的变形将会导致产品尺寸偏差，直接影响产品装配质量。注塑成型CAD/CAE技术在注塑模具行业中的迅速推广，将有效地提高注塑件质量，降低产品开发成本开发周期。本文选择某车型的汽车门内板作为研究对象，在模具设计阶段使用CAD/CAE技术模拟制件成型辅助模具设计。运用正交试验法、灰色关联理论、响应面法对汽车门内板的成型工艺优化。
　　本文首先介绍了汽车塑料制品的类别以及常见塑料加工工艺，分析了注塑成型件常见缺陷及其原因和解决措施。借助CATIA软件建立汽车门内板模型，运用Moldflow软件对汽车门内板进行预成型模拟，将模拟结果与模具设计原则结合，为设计出结构合理的模具提供了依据，加快制件的模具开发进度。其次，基于模拟分析和正交试验，选取了五个工艺参数：模具温度、熔体温度、冷却时间、保压时间和保压压力，分析各参数组合对汽车门内板的翘曲变形量和顶出时体积收缩率的影响规律。经过极差分析和方差分析，分别得到不同工艺因素对汽车门内板变形量影响大小和体积收缩率影响大小；通过正交分析分别得到试验最小变形和最小体积收缩率的因素组合。随后，结合正交试验和灰色关联模型选取相同五个工艺参数为试验影响因素，将汽车门内板的变形量和时体积收缩率作为试验评价指标。以灰色关联度作为评价因子，计算正交试验各组工艺参数在不同水平下的平均灰色关联度，平均灰色关联度越大说明此因素水平的综合质量越好。通过灰色关联模型优化的参数组合模拟得到的变形量与正交优化中的最小值相差0.053mm，体积收缩率与最小体积收缩率仅相差0.02％，通过灰色关联分析法结合正交试验法得到了最佳的工艺优化参数，汽车门内板的变形量和体积收缩率同时得到了降低，达到了兼顾最佳的效果。最后，基于保压时间和模具温度这两个关键影响因素，建立起优化目标的响应面模型，对汽车门内板的注塑工艺进行深入优化。通过两个模型进行方差分析和显著性检验，将得到等值线响应面模型进行叠加，从而得到最优区域的最佳工艺参数组合，即模具温度T为50.5℃，保压时间t为9.1s，熔体温度为230℃、冷却时间为12s、保压压力为40MPa。模拟最佳工艺参数组合得到相对于灰色关联模型更为理想的优化结果，证明了模型的可靠性。最后在注塑机中设置模拟最佳工艺参数组合，生产出样品符合质量要求，说明了响应面法在优化注塑工艺和提升塑件的综合质量提供了实用的经验。

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第一章 绪 论

1.1汽车塑料化的发展概况

1.2汽车用塑料类型与特征

1.3汽车塑料制品加工常用工艺及特点

1.4注塑成型常见缺陷及优化措施

1.5国内外注塑成型研究现状

1.6本文的主要研究内容

第二章 注塑成型CAE应用及理论基础

2.1注塑成型CAE技术

2.2流变学理论方程

2.3注射成型过程的理论基础

2.4翘曲变形CAE模型及计算

2.5本章小结

第三章 汽车门内板注塑模具设计

3.1汽车门内板模型分析

3.2注塑模具设计

3.3模具设计总装图

3.4本章小结

第四章 汽车门内板注塑成型多目标正交优化

4.1正交试验设计法概述

4.2正交试验结果分析方法

4.3 汽车门内板正交试验设计

4.4多目标下的灰色关联分析

4.5 综合试验结果比较与分析

4.6 本章小结

第五章 基于二阶响应面法的汽车门内板注塑工艺优化

5.1响应面设计法概述

5.2 汽车门内板的二阶响应面模型

5.3 响应面的最佳工艺组合模拟验证

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

致谢

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