基于CAE技术的汽车OBD外盖注塑工艺研究

摘要

车载诊断系统(On-Board Diagnostic-简称OBD)外盖属于薄壁注塑件，主要用于OBD盒体的保护，装配精度要求较高，过大的翘曲变形会影响外盖与盒体的配合，增大汽车行驶过程中的噪声。确保汽车OBD外盖的精确度，不发生翘曲变形是评价设计是否合理的重要指标之一。对薄壁OBD外盖产品翘曲变形开展分析并对其注塑模具结构和成型工艺参数进行优化，是提高产品质量的一项重要手段和途径。 本文以日产汽车OBD外盖为研究对象，借助Autodesk Moldflow Insight模拟分析软件和正交实验优化方法，研究了注射时间、熔体温度、模具温度、保压时间和保压压力对薄壁OBD外盖产品翘曲变形的影响。基于均值分析和方差分析方法计算得到了翘曲变形量最小的最优工艺参数组合，并通过注塑实验进行了验证。 (1)针对OBD外盖制品注塑模具浇注系统、排气系统、冷却系统等开展了优化分析。模具采用一模两腔整体结构，浇注系统采用热流道+冷流道的混合流道系统，通过优化浇口位置，选择尺寸较大的扇形侧浇口，远离装配面边缘进胶。综合运用分型面排气和开设排气槽方法优化模具排气系统，通过冷却管道设计优化模具冷却效率。 (2)针对流动、冷却、翘曲变形分析结果开展讨论，分析聚合物熔体在流动过程中速度场、温度场和压力场等结果与最终产品翘曲变形结果的关联性，得出产品体积收缩不均是影响OBD外盖产品翘曲变形的最主要因素。 (3)以OBD外盖翘曲变形量为优化目标，采用5因素4水平正交实验，研究注射时间、熔体温度、模具温度、保压时间和保压压力对翘曲变形的影响规律。发现保压工艺设置（保压压力和保压时间）是影响产品总体翘曲变形的最主要工艺参数。最优化的工艺参数组合为注射时间3.5s，熔体温度230℃，模具温度50℃，保压时间9s和保压压力95％。基于本文模具结构和工艺优化结果进行OBD外盖的模具设计，通过注塑实验对比产品实际翘曲变形与理论变形量，对比结果发现数值模拟与实验最大相对误差在9.7％左右，证明了本文CAE结果的有效性和准确性。

目录

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摘要

图表目录

1绪论

1．1引言

1．2汽车薄壁制品注塑成型数值模拟技术的发展概况

1．3国内外汽车薄壁制品翘曲变形的研究现状

1．4研究意义与主要研究内容

2薄壁注塑制品翘曲变形理论

2．1翘曲变形的种类

2．2翘曲变形产生的原因分析

2．2．1剪切诱导取向对翘曲变形的影响

2．2．2冷却不均对翘曲变形的影响

2．2．3收缩不均对翘曲变形的影响

2．3注塑成型翘曲变形数值模拟理论

2．3．1注塑成型数值模拟的基本控制方程

2．3．2利用Moldflow软件预测翘曲变形

2．4本章小结

3 OBD外盖注塑成型翘曲变形的数值模拟

3．1 CAE分析流程

3．1．1前置处理

3．1．2分析计算

3．1．3后置处理

3．2 CAE分析模型准备

3．3材料选择

3．4基于CAE的OBD外盖注塑模具结构优化设计

3．4．1浇注系统设计

3．4．2排气系统设计

3．4．3冷却系统设计

3．4．4整体结构设计

3．5 CAE模拟结果分析

3．5．1成型窗口分析

3．5．2流动分析

3．5．3冷却分析

3．5．4翘曲变形分析结果

3．6本章小结

4 OBD外盖注塑制品翘曲变形的正交实验

4．1 OBD外盖工艺参数的正交实验设计

4．1．1考察指标的选取

4．1．2实验因素和水平

4．2实验过程与结果分析

4．2．1实验过程

4．2．2结果分析

4．3工艺优化后数值模拟与结果分析

4．4 CAE优化结果与注塑结果比较

4．5本章小结

5总结与展望

5．1结论

5．2展望

致谢

参考文献