基于Moldflow的汽車座椅護板模具優化設計

2022-03-24 10:50:26馬兆強王傳奇

模具工業 2022年3期

0 引言

座椅護板是座椅主要部件之一，其外觀和尺寸對座椅的質量有著重要影響。座椅護板一般采用注射成型，注射成型時產生的缺陷與模具結構設計密切相關。通過Moldflow模流分析軟件對潛在缺陷進行分析和優化，依據優化結果進行模具設計，以達到規避缺陷、縮短開發流程的目的。

1 座椅護板材料性能與結構分析

1.1 材料性能

座椅護板材料為PP/PE-TD20，熔體流動速率為2 g/min，密度為1.05 g/cm

，拉伸屈服強度為19 MPa，彎曲模量為1 500 MPa，熔化溫度為165℃。PP材料具有流動速率大、易成型的特點

，但其收縮率較大，易產生縮孔、凹痕及變形。PP熱容量大，在注射過程中若模具溫度過高容易使成型塑件翹曲變形；溫度過低易使其光澤不均或出現熔接痕等缺陷。塑件成型推薦的工藝參數如下：注射溫度180～230 ℃，注射壓力50～80 MPa，模具溫度20～60 ℃。

1.2 座椅護板結構分析

護板為殼體，外形尺寸為586 mm×160 mm×114 mm，主壁厚2.5 mm。選擇全局網格邊長為10 mm的三角形為基礎單元，對塑件數據模型進行雙層面網格劃分，然后生成3D實體網格，如圖1所示。生成的3D實體網格要求縱橫比合適，不允許有倒置四面體（相鄰四面體重疊現象）、折疊面極端面間角、厚度方向細化不夠或存在內部長邊等

。網格數量為53 689個，最大縱橫比14.75，平均縱橫比1.85，最小縱橫比1.15，匹配百分比為90.4%，符合大于90%的分析要求

。

苗床覆蓋防蟲網，阻斷灰飛虱進入秧田，控制水稻條紋葉枯病效果十分明顯。旱育秧苗床揭膜后覆蓋防蟲網(無紡布)，將灰飛虱杜絕在秧床之外，不能進入秧床危害、傳毒。2005年調查，感病品種武育粳3號，條紋葉枯病第一顯癥高峰期的病株率為0.33%-0.57%，防病效果達97.35%-98.46%。

2 模流分析

2.1 澆口位置和數量確定

考慮塑件大小、材料屬性，結合注射成型參數，對比分析得出適合座椅護板注射成型的最佳澆口方案

。方案1設計為單點進料，將澆口設計在側面；方案2設計為雙澆口進料，為避免兩股料流匯集在成型塑件表面產生熔接痕，澆口2延遲2.6 s開啟。2種方案均為矩形澆口，澆口尺寸為20 mm×1.2 mm，對應的澆口位置如圖2所示。

運用Moldflow對2種澆口方案進行模擬分析，得出填充時間、填充壓力、流動前沿溫度、熔接痕大小，如表1所示。

2.1.1 填充時間和填充壓力對比

填充時間是指熔融塑料充滿整個型腔的時間，填充時間可用于查看整個型腔填充情況，有無發生填充不足、遲滯現象

。速度/壓力切換主要是填充過程的最后階段（1%～10%），Moldflow分析軟件在速度與壓力切換時，壓力由最高的填充壓力變成保壓壓力（一般默認為填充壓力最高值的80%），通過保壓完成型腔最后的填充

。

2.1.2 流動前沿溫度

通過以上實驗結果，可推斷手工自制檸檬果醋的成品時間為3個月前后，此時的產品氣、味達到一個高值，且色澤、澄清度等屬性也較好，最容易被顧客接受。這表明電子舌、電子鼻能夠不同成熟度檸檬果醋的風味物質是否存在差異，本實驗結果可以為評價檸檬果醋的品質提供依據，有利于推進果醋產業進程。

通過填充分析得知：方案1的填充時間為2.286 s，最大填充壓力30.98 MPa；方案2的填充時間為3.289 s，最大填充壓力25.72 MPa，均滿足成型要求，填充壓力如圖3所示。

2.1.3 熔接痕

熔體流動前沿溫度是塑料熔體填充一個節點時的中間流動溫度，代表截面中心的溫度，若溫差大，溫度分布不均，會導致成型塑件表面光澤不均。經分析方案1流動前沿溫度為210.3～220.3℃，溫差為10℃；方案2流動前沿溫度為205～220.4℃，溫差為15.4℃，如圖4所示。2種方案流動前沿溫度都在推薦的成型范圍180～230℃

，前沿溫度較低位置均在背面，不影響成型塑件表面質量。方案1的溫差更小，有利于保證成型塑件表面質量的一致性。

以100客位的 Arsterwasser號的功率需求為參考進行計算，該船舶1 h的功率需求如圖1所示[5]。

熔接痕由兩股熔體料流前沿匯集形成，料流交匯處越多，熔接痕也越多

。熔接痕質量與兩股料流匯合角度和前沿溫度有關。一般而言，兩股料流匯合角度大于135°時形成熔接線，小于135°時形成熔接痕，匯合角越大，熔接縫越好；料流相遇時的溫度越高，熔接痕質量越好

。

從護板結構分析，塑件表面存在2處不規則方孔，在方孔四周難以避免熔接痕。運用Moldflow軟件對熔接痕進行分析，方案1的2條熔接痕長度分別為8.49、15.77 mm，方案2的2條熔接痕長度分別為9.63、20.93 mm，如圖5所示，方案1的熔接痕長度比方案2更短。

從兩股料流的匯合角度分析，方案1和方案2的兩股料流最小匯合角均出現在護板不規則方孔邊緣位置，此位置在塑件結構上無尖角，也無受力點，熔接痕對塑件強度影響不大。方案1的最小匯合角為33.5°，方案2的最小匯合角度為25.91°，如圖6所示。方案1的最小匯合角度更大，有利于提高熔接痕質量。

從料流前沿溫度分析，方案1中2條熔接痕位置的溫度分別為220.2、220.1℃；方案2中2條熔接痕位置的溫度分別為213.2、216.6℃，如圖7所示。方案1與方案2相比，熔接痕位置處的流動前沿溫度下降更小、更穩定，有利于提高熔接痕質量。

保證農產品質量安全是農產品質量安全預警的主要目的。農產品檢測預警法的主要檢測對象是農產品，預警指標為生物性危害物和化學性危害物等，通過標準數據庫，針對每個目標界定不同的預警指標，并以此為中心建構不同目標的農產品質量安全預警表，基于此來開展農產品預警分析。

一只大象朝著四人走來，大象一點兒也不怕人，它身后還跟著幾只小象。大象一家走到河邊飲水，河邊有個古老的石牌，上面寫著—泿水。

此外，我們也非常看好MDI市場。統計數據表明，未來三年全球MDI需求增速將在5%，中國MDI的需求增速將維持在5%～7%。同時，在中國環保政策下，亨斯邁將不只追求MDI業務在中國的利潤，更致力于在中國生產和推廣環保型聚氨酯產品和解決方案。

根據塑件成型推薦的工藝參數，在Moldflow軟件中設定的工藝條件為：熔體溫度220℃，注射時間2 s，保壓時間12 s，模具表面溫度25℃，冷卻時間25 s。

通過對比成型參數，方案1的填充時間比方案2短1 s；方案1的流動前沿溫差比方案2低5.4℃；方案1的熔接痕長度比方案2短1.1～5.2 mm、最小匯合角度比方案2大7.6°、流動前沿溫度比方案2高4～7℃，方案1形成的熔接痕質量更好；此外，單澆口結構更經濟。因此方案1單澆口設計更合理。

2.1.4 結果對比分析

2.2 氣穴

這里將工序也分為質檢類和非質檢類，分別用QualityProcedure和UnQualityProcedure表示為

2.3 冷卻水路布局

2.3.1 冷卻水路設計

氣穴是塑件成型過程中常見缺陷之一，不僅影響外觀，還會影響塑件性能，可以通過改善排氣系統解決這種缺陷

。方案1和方案2成型的塑件背部加強筋區域存在氣穴，各個氣穴附近存在排氣不暢現象，如圖8所示。排氣不暢會導致成型過程中背部加強筋缺料，影響塑件強度。加強筋搭接在骨架上起固定和支撐作用，如果加強筋強度不足會影響護板力學性能，并導致護板在座椅骨架上受到按壓時產生異響。因此，需在氣穴產生的位置設計活動鑲件以快速排出空氣，減輕填充阻力，同時鑲件周邊需設計0.01～0.02 mm的排氣槽，使氣體更容易排出，如圖9所示。

注射成型過程中，模具型腔表面溫度影響塑件的力學性能和外觀。如果塑件表面溫差過大，冷卻時會產生較大的內應力而導致翹曲變形。合理的水路布局可以使模具溫度更均勻穩定，冷卻水路的布局取決于塑件的形狀和壁厚，水路數量應盡可能多且均勻排列在成型塑件周圍

。

座椅護板模具共12組水路，其中動模水路7組，定模水路5組，每組水路直徑為

12 mm，均沿成型塑件表面形狀布置，水路間距50 mm，水路距離塑件表面30 mm，設計布局如圖10所示。