基于CAE的车用轴流扇叶注塑工艺及模具优化研究

摘要

薄壁注塑件的翘曲变形是注塑生产中常见的缺陷之一，受到生产企业的普遍关注。车用轴流扇叶是汽车 HVAC 系统中风机的重要零件，它属于薄壁塑件。此类扇叶在注塑生产中出现的翘曲变形不仅影响精度，还可能会引起动不平衡，致使风扇在工作时产生振动、噪音等，从而影响风机的性能。本文以某企业一款车用轴流风机扇叶为研究对象，利用注塑模CAE技术对扇叶的注塑成型进行仿真，设计正交实验来分析工艺参数对翘曲的影响，并采用反变形补偿法优化模具设计，以达到更好地解决翘曲缺陷，制备合格风机扇叶的目的。主要的研究内容及结果如下：　　（1）首先，通过 CAE 分析软件 Moldflow，建立了扇叶的翘曲分析模型；并以塑件的翘曲变形为指标，设计正交实验，分析了熔体温度、模具温度、注射时间、保压时间和保压压力对翘曲变形的影响，通过极差及方差分析，发现熔体温度和保压压力对翘曲变形有显著影响，此扇叶注塑成型的最佳工艺参数组合为：熔体温度300℃，模具温度90℃，注射时间4s，保压压力为1.4倍的充填压力，保压时间14s；之后基于获得的优化参数进行模拟分析，发现扇叶的翘曲变形有所改善，翘曲量从1.908mm减小到1.570mm。　　（2）接着，基于反变形补偿设计的思路，通过对Moldflow中导出的不同补偿系数的扇叶反向翘曲模型进行模拟分析，根据变形结果确立了补偿系数 λ﹦1.1 的反向模型为最佳反向补偿模型，并根据扇叶的最佳反向补偿模型对注塑模具进行了补偿优化和加工。　　（3）最后，利用优化后的注塑模具和工艺参数进行扇叶注塑成型实验，并检查扇叶的注塑质量，结果发现扇叶的翘曲变形得到较大改善，变形量被控制在1mm以内，最大翘曲量降低至0.3mm，翘曲变形显著减小；对扇叶进行动平衡试验，发现扇叶的动不平衡量都在允许范围内，说明优化后扇叶的动平衡效果较好，优化后的翘曲变形对扇叶动平衡效果影响不大，可以不用进行动平衡校验便可满足生产要求。　　总的来说，经过工艺优化和对模具的补偿修正后，注塑成型的扇叶质量得到很大提高，完全符合生产技术要求，扇叶的生产效率得到提高，企业经济效益有所增长。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 注塑件翘曲产生的机理及原因

1.3 国内外关于薄壁塑件翘曲变形的研究现状

1.4 减少薄壁件翘曲的措施

1.5 本课题的主要研究工作

1.6 本章小结

2 注塑成型CAE及其数值模拟理论

2.1 注塑成型CAE技术

2.2 注塑成型的CAE数值模拟理论

2.3 本章小结

3 扇叶塑件注塑成型工艺仿真分析

3.1 Moldflow软件简介

3.2 CAE分析模型的建立过程

3.3 扇叶翘曲变形CAE模拟及结果分析

3.4 正交试验

3.5 本章小结

4 反向补偿模型及模具设计

4.1 反变形预补偿原理

4.2 反变形预补偿分析与计算

4.3 反向补偿模型翘曲分析

4.4 反向补偿模型的确立

4.5 模具优化设计

4.6 本章小结

5 扇叶注塑成型实验

5.1 实验设备及成型材料

5.2 注塑实验

5.3 实验结果

5.4 生产应用

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 不足及展望

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果