雙色注塑塑件CAE模擬研究

李 佳

（上海通領汽車飾件有限公司，上海201318）

0 引言

與普通注塑相比，雖然雙色注塑的成型原理和過程比較復雜，技術含量更高，但可以大幅度提高生產效率，降低生產成本，并保證塑件良好的質量。目前對汽車塑件主要是從理論和工藝上進行研究，而對工藝模擬的研究比較少，本文主要對雙色注塑塑件CAE模擬研究，通過模擬得到的參數可以為后續的生產加工提供分析數據。

1 汽車空調旋鈕CAE模擬過程

雙色注塑件的CAE分析流程可以分為3大部分：前處理、計算部分、后處理。前處理部分主要指三維模型創建、網格劃分、網格優化和工藝參數設置等；計算部分是指CAE軟件根據設置好的工藝參數進行注塑過程模擬以及有限元計算的過程；后處理部分則是指對上一步的計算結果進行分析，對塑件結構、模具設計、工藝參數進行評價、修改與優化。上述3個部分往往需要反復多次操作，最后才可以獲得最優的模擬結果和各工藝參數值。

2 利用Moldflow軟件進行分析的步驟

針對雙色注塑塑件汽車空調旋鈕，利用Moldflow軟件進行分析的步驟如下：

2.1 構建三維模型

根據汽車廠商對零件的尺寸、外觀、結構和功能要求，利用UG軟件，構建出汽車空調旋鈕的三維模型。

2.2 模型的前處理與轉換

首先將UG創建的零件三維模型導出為x－t格式，再導入Moldflow CADDOCTOR中進行零件修復，然后進行結構簡化，去除一些對模流分析幾乎沒有影響的倒角和臺階等結構。修復和簡化完成后，再將模型導出為udm格式文件，為后續Moldflow分析做好準備（圖1）。

圖1 汽車空調旋鈕修復與簡化

2.3 網格劃分

Moldflow軟件對于雙色塑件的網格劃分，具有2種不同的方法。第一種方法是先新建工程，導入基體部分零件模型，進行網格劃分，然后設置注塑工藝為熱塑性重疊注塑，再添加進第二次注塑零件，并進行網格劃分。第二種方法則是直接在UG軟件中將2次注塑的零件裝配在一起，導出為x－t格式，在Moldflow中新建工程，直接導入這一文件，分別對2部分進行網格劃分，然后設置注塑工藝為熱塑性重疊注塑，并將2部分分別指定為第一次注塑和第二次注塑。

Moldflow軟件在熱塑性重疊注塑工藝下，提供了3種雙色注塑成型分析序列：充填＋保壓＋重疊注塑充填、充填＋保壓＋重疊注塑充填＋重疊注塑保壓和充填＋保壓＋重疊注塑充填＋重疊注塑保壓＋翹曲。其中，第3種分析序列必須要求網格模型為三維類型。因此，在劃分網格時，選擇了三維網格模型。

2.4 設置成型方式

在Moldflow軟件工具欄中設置成型工藝為“熱塑性重疊注塑”，并分別在2部分零件的屬性中將其指定為第一次注塑和第二次注塑，確定其注塑順序。

2.5 選擇材料

汽車空調旋鈕的基體部分需要具有合適的強度，能承受一定的力矩，以帶動一根連桿，進而控制出風口風門的旋轉，調節空調出風量的大小；旋鈕的表面直接與人體相接觸，需要具有良好的柔軟性、舒適性和易操作性，因此分別為2次注塑選擇不同的注塑材料，基體材料采用較硬的PA6，表面材料采用柔軟的TPE。在Moldflow的材料庫中分別選擇第一次注塑和第二次注塑的材料為BASF公司的Ultramid8267GHS和SABIC公司的LomodB0200。

2.6 創建澆注系統

由于雙色注塑的要求，需要分別為2部分零件指定注射位置和流道系統。由于零件較小，因此采用一個澆口就足夠，同時為了便于自動脫模，澆口形式設置為點澆口，省略分流道及冷料井，只設計主流道即可。根據實際生產經驗、Moldflow的澆口分析以及塑件的外觀要求，第一次注塑澆口選在塑件的中間連接筋處，便于進澆，且澆口痕跡可以被第二次注塑遮擋，保證外觀質量，如圖2（a）所示；第二次注塑澆口則選在塑件的中間位置，便于平衡進澆和模具設計，同時方便澆口自動拉斷，如圖2（b）所示。

2.7 設置工藝參數

在任務視窗中選擇工藝設置，系統會彈出工藝設置向導，包括第一次注塑和第二次注塑的熔體溫度、模具溫度、注射速率、保壓壓力、保壓時間等工藝參數。在這里，作為后續工藝參數優化的對照組，將一切參數按照軟件默認處理。

圖2 澆注系統創建

2.8 結果處理與分析

Moldflow軟件功能強大，提供了數十個方面的分析結果。這里我們只選取了幾個對實際生產具有較大意義的參數進行說明，第一次注塑和第二次注塑的時間分別為0.872s和0.749 5s，兩者時間相近，兩次注塑時間差很小，有利于統籌生產周期，提高生產效率，同時還可以減少第二次注塑前基體部分的冷卻時間，提高兩者的界面結合力，減小塑件最終的翹曲量。鎖模力是指為保證塑件質量，克服注塑時型腔內部熔體對模具的漲開力，注射機鎖緊模具的力。2次注塑的鎖模力分別為1.874t和0.745 2t。應以數值最大的鎖模力為準，選擇合適的注塑機，保證塑件所需的鎖模力不大于注塑件最大鎖模力的80%。

3 結語

汽車空調旋鈕的雙色塑件的成型原理和過程十分復雜，模具結構也更為復雜，同時其代表了注塑產品的未來發展方向之一，技術含量更高，發展趨勢更迅速，并在生產生活中得到了越來越多的應用。本文以雙色塑料零件為研究對象，通過Moldflow對零件進行模擬分析，為后續模具結構設計提供數據參考。

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