基于Moldflow的汽車尾燈面罩三色模澆注系統設計*

程國飛，魏文強*，劉 武，丁立剛，沈 陽

（1.中山火炬職業技術學院，廣東 中山528436；2.中山市唯一精密智能裝備有限公司，廣東 中山528436）

多色一次注射成型制品因外觀好、精度高和強度大，在汽車行業中得到越來越廣泛地應用。而澆注系統設計是否合理，直接影響到多色成型制品的外觀、尺寸精度、物理力學性能等，因此其重要性不言而喻[1]。

1 模型建立

1.1 三維模型

圖1所示為某款汽車三色尾燈面罩三維模型，其外形尺寸為370mm×223mm×189mm，制品壁厚均勻，約2.5mm。紅白兩色部分都是透光的，其表面質量要求較高；黑色不透明部分主要起裝飾和組裝作用。依據塑件的使用性能[2-3]，材料選擇了流動性、透光性較好的三菱麗陽PMMATF9，其成型工藝參數為模具溫度60℃、熔體溫度250℃[4-5]。

圖1 三維模型

1.2 網格模型

用CAD軟件構造三維模型（圖1），然后將各色的三維模型以stp格式分別導出，經CADdoctor去除細小的圓角和倒角等特征，然后導入Moldflow進行網格劃分和修復，得到的網格模型如圖2所示[6]。

圖2 網格模型

2 注射成型工序選擇

2.1 澆口位置選擇

黑色部分和紅色部分因產品較大，熔體流程較長，為了防止充填不足，考慮選擇1或2個澆口方案中選取。使用Moldflow進行澆口位置分析，并根據分析得到的最佳澆口（如圖3）進行“充填+保壓+翹曲”分析。

圖3 澆口最佳進澆位置

如圖4a所示，黑色部分采用1點進澆最大注射壓力為91.10MPa，而采用2點進澆最大注射壓力為52.48MPa，考慮還有流道和澆口等的壓力損失，故采用2點進澆為最佳；如圖4b所示，紅色部分采用1點進澆時充填平衡，無明顯熔接線，若采用2點進澆時，在產品中間部位會有一條明顯熔接線，嚴重影響其外觀質量，故采用1點進澆為最佳。

圖4 分析結果對比

2.2 注射成型工序選擇

如圖5所示，黑色部分Z向變形量為：-1.156～1.480mm，紅色部分Z向變形量為：-0.6035～1.127mm，白色部分Z向變形量為：-0.2530～0.2752mm，其中黑色部分變形最大，白色部分變形最小。為防止三色尾燈燈罩產生較大變形，影響裝配，同時為減小模具的復雜程度和節約成本考慮，確定變形最大的黑色部分作為第一注射，紅色部分為最后注射。

圖5 Z向翹曲變形圖

3 澆注系統設計

3.1 模具排位

三色尾燈面罩左右兩側為鏡像結構，為了減少模具成本，模具選用一模出一對。模具排位如圖6所示，其工作過程為：（1）合模，黑色部分注射完成后留在后模[7-8]；（2）開模，后模旋轉120°；（3）合模，在黑色部分上注射白色部分，繼續一起留在后模；（4）開模，后模繼續旋轉120°；（5）合模，最后注射紅色部分；（6）開模，頂出整個塑件，后模繼續旋轉120°，回到初始位置。

圖6 模具排位圖

3.2 澆注系統設計

多色模具的澆注系統是相互獨立的，第一色注射成型后，其澆注系統必須與成型材料進行分離，方便第二色注射。本產品采用動模旋轉式三色模具，模具結構復雜，考慮到本產品透明件結合面處的外觀質量，故選用針閥式熱流道系統。

根據圖3澆口位置并結合模具結構等微調其位置，結合產品壁厚、體積等計算出澆口、流道等尺寸，并根據Moldflow“填充”分析結果不斷對澆注系統進行微調，確保塑料熔體在充模過程中保持充填平衡，優化后的澆注系統如圖7和圖8所示，其尺寸如表1所示。由充填時間圖9可知，該模具的注射填充過程平穩，流動狀態良好。

圖7 澆注系統網格模型

圖8 澆注系統三維模型

表1 澆注系統尺寸

圖9 充填時間