基于CAE注塑参数优化的汽车保险杠模具设计研究

摘要

传统模式的注塑模具设计常常采用经验来设计浇注系统及冷却系统,设计中含有揣测的成分,而并非最优化设计。这种传统的设计及试模模式的弊端在于:缺乏理论上的依据,流道系统的平衡及冷却质量无法保证,无法预测工艺方案的优劣,模塑制件的翘曲变形、缩痕、成型周期等无法预测。其最终结果必将导致产品开发和模具设计周期延长、工艺不稳定、生产周期过长、修模次数多等。本文以在江南模塑集团所制造的莲花牌汽车某款后保险杠为研究对象,针对目前模具设计及试模的这种传统模式的弊病,在聚合物流变学理论的基础上,做了以下几项工作:
　　 首先,运用注塑成型分析软件MoldFlow,建立了汽车保险杠的有限元模型,进行了注塑成型填充和冷却分析,对浇注系统及冷却系统各设计了两种典型的注塑系统设计方案,通过对比不同方案下的模拟结果,如填充分析、保压分析、模腔残余应力、气穴及翘曲变化等,得出了最佳的浇口设计及冷却系统设计方案,得到了优化方案。
　　 其次,在对制件进行分析之后,结合CAE分析结果设计了模具的分型面及型芯型腔、浇注系统、导向机构、液压及机动的侧抽芯系统、脱模机构、冷却系统等,并比较了大型模具与小型模具的差异,对本模具设计的特点以及对本模具的制造进行了较详细的阐述。在此基础上,利用UG、CAD软件完成了保险杠模具的二维、三维设计。
　　 最后,将注塑成型CAE分析、三维模具设计、CAE试模有机的结合在一起,实际试模时以产品外观及质量等等来判定螺杆的位置和速度的。而MoldFlow根据模拟结果如是否缺料、填充是否合理、熔接痕是否明显等等来判定工艺的好坏。尽管CAE模拟不能给出精确的结果,但工艺方面的温度、时间、压力会给调试人员一个较合理的参考数值,然后经过调试人员微调便可通过实际生产验证。
　　 以上的这些研究为保险杠的注塑工艺分析和模具设计提供了一种有效改善制品质量以及降低成型周期的方法,为降低设计与制造成本提供了便利。