汽車前后保險杠裝飾條成型分析

王永慶，幸 東，黃忠國，朱幫權，陳 志

（三威實業（珠海）有限公司，廣東珠海 519000）

1 引言

MoldFlow應用越來越廣泛，尤其是兩款塑件差異較大的情況下，顯得尤為重要，兩款塑件不平衡，影響注射成型，所以通過模流分析進行模擬，找到兩款塑件平衡點。由于人們對品質要求越來越高，為了達到塑件的設計要求，需要不斷地創新和研發，并提高注射成型技術，通過模流分析軟件，提前預判塑件缺陷，減少修模的成本費用。

2 汽車前后保險杠裝飾條分析

按常規設計汽車前后保險杠裝飾條，如圖1 所示。塑件A 尺寸1,386×174×68mm，塑件壁厚為3mm且凈重約315g；塑件B 尺寸1,029×46×62mm，塑件壁厚為3mm且凈重約199g。由于A、B兩款塑件差異較大，通常會拆為2 副模具獨立生產，這樣生產便于控制塑件合格率，以往這類塑件是分開注射成型。但是客戶為了節省成本又要更好的塑件外觀質量，且需把A、B兩款塑件放在一副模具里注射成型，這對塑件注射平衡提出了更高要求，后續會因為A、B兩款塑件注射不平衡，直接影響塑件電鍍，電鍍對塑件填充平衡及壓力分布及為重要。A、B 兩款塑件重量和尺寸差異較大，調節平衡存在一定的困難。

圖1 塑件分布及尺寸

2.1 建模

通過UG軟件把A、B兩款塑件文件添加在一個文件里，轉換成XT格式，通過CAD DOCTOR前處理，然后畫網格把自由邊和重疊邊修為0，網格匹配率要求達到85%以上。如圖2所示，注射成型后需要電鍍，表面外觀面不能有熔接痕產生，所以采用針閥熱流道控制熔接痕，一個熱咀分兩點斜方進膠，由于A、B 兩款塑件尺寸不一樣，從而導致A、B兩款塑件進膠出現先后次序。為了讓A、B兩款塑件流速盡量保持一致，通過控制B塑件進膠和流道尺寸。

圖2 模型及澆注系統

2.2 工藝參數

塑料材料為ABS，牌號PA-757，XY方向縮水率為2.5/1000，Z方向縮水率為4/1000。模具溫度45℃，熔體溫度210℃，頂出溫度84℃，塑件設置注射時間為3.5s，注塑機最大注塑壓力為140MPa，材料最大剪切應力為0.3MPa，最大剪切速率為50,000/s，初次分析保壓時間為10s。

ABS 塑料具有高剛性、高光澤及中等耐沖擊性，且具有較高的吸濕性，需要干燥條件為80℃～90℃下最少干燥2h。

2.3 分析結果

如圖3 所示，模流分析結果有：填充時間、V/P 轉換時壓力分布圖、壓力注射位置時曲線圖、熔接痕圖、翹曲變形等模擬結果圖，從而幫助試模人員找到塑件缺陷產生的原因。

圖3 模擬結果

（1）填充時間結果：由于兩款塑件差異較大，導致填充過程中出現不平衡現象，通過采用針閥熱流道進膠，A、B兩款塑件末端位置還是無法同時到達。

（2）注射壓力分布結果：注射壓力為69.MPa，壓力分布不均勻，B 塑件率先填充完成，導致A、B 兩款塑件壓力出現壓力差，電鍍后B 塑件過保壓毛刺風險較高。

（3）注射壓力位置曲線圖：從壓力位置曲線看，塑件壓力基本在注塑壓力允許范圍內，一般電鍍塑件壓力盡量控制在70MPA 上下，塑件不容易產生流痕和毛邊等缺陷。

（4）熔接痕分析圖：由于采用針閥熱流道進膠，外觀面沒有熔接痕。

（5）總體方向翹曲變形分析圖：總體方向變形是14.05mm。

（6）XYZ3個方向翹曲變形分析圖：X方向變形是3.055mm；Y方向變形是4.378mm；Z方向變形是13.29mm。

3 優化塑件平衡

通過MoldFlow分析，A、B兩款塑件無法同時到達各個填充末端位置，其中B 塑件尺寸小，塑件在注塑過程中出現過保壓現象，導致B 塑件重量增加、飛邊及A塑件縮水的風險。為了滿足生產要求，需改善不平衡方案。為改善此不平衡問題，通過試多種方案，最終在B塑件末端位置增加一塊溢料餅，把這個溢料餅當成塑件一部分，就解決A、B兩款填充平衡問題，B塑件多余膠料全部填充在溢料餅里，只要控制溢料餅大小，壓力就可以完全釋放在溢料餅，后續在二次去除，如圖4 所示。通過增加溢料餅，保證A、B 塑件填充平衡問題，以此保證合格率，實現規模化生產。

圖4 溢料餅流道

經過在B 塑件末端增加溢料餅后再次模擬MoldFlow 分析，來驗證塑件平衡效果、壓力分布情況及熔接痕，如圖5所示。

圖5 優化后的模擬結果

（1）填充效果：通過在B塑件末端增加溢料餅后，填充同時到達，說明填充效果達到95%以上，符合注射平衡原理。

（2）壓力分布：注射壓力為65.63MPa，塑件注射壓力分布均勻，在電鍍控制范圍內（50～70MPa），塑件電鍍后毛刺風險小。

（3）熔接痕分布：采用順序閥熱流道進料，表面沒有熔接痕。

4 最終模具結構設計

通過軟件優化溢料餅大小，找到A、B兩款塑件的平衡點，最終溢料餅尺寸如圖所示，直接加在B 塑件末端位置。通過增加溢料餅，可以減少試模次數，最終生產合格塑件，如圖6所示。

圖6 模具結構和輔助流道圖

5 模具結構及其工作過程

模具結構特點：在B塑件末端位置增加一塊溢料餅，解決了A、B 兩款塑件平衡問題，解決了兩款塑件存在差異的問題，注射成型分析和實際塑件的流動基本吻合，填充基本同時到達，減少試模次數和修模費用等。模具在成型時采7點順序針閥控制塑件熔接線位置，在B塑件末端位置增加一塊溢料餅，從而改善A、B塑件的平衡。

6 結束語

如果兩個塑件差異較大時，其中塑件小的位置增加一塊溢料餅，至于溢料餅大小可以通過模流分析來確認。實踐證明，通過MoldFlow 對成型塑件的平衡起到很大作用，從而縮短新產品開發周期，減少修模費用，提高生產效率和質量，確保生產優質的塑料制品。