CAE技术在汽车塑料件生产中的应用

2019-07-20 05:28:04 69
本文转载自网络,如有侵权,请联络删除:  CAE技术在汽车塑料件消费中的应用丛穆,江梅(第一汽车集团公司技术中心非金属钻研室,吉林长春130011)据现消费用材料和设施,别离停止了注塑过程和注塑参数优化剖析。找出了现消费中制品呈现缺陷的起因。剖析结果标明,塑料CAE模拟剖析技术在汽车塑料产品构造优化、模具设计和制品消费中具有很大的应用前景。

  随着塑料在汽车上越来越宽泛地应用,对汽车塑料件的质量要求越来越高,而设计制造高质量的汽车塑料零件须要优秀的产品设计、高水准的模具和优化的注塑成型工艺3个环节的有机联合。目前在现消费中,存在诸如产品构造是否满足注塑成型工艺要求、所选的原材料是否能与模具构造相匹配、产品注塑成型工艺参数是否合理、产品熔接痕的地位、数量及对产品质量的影响、模具设计及重复试模消耗大量工夫等问题。

  由于塑料CAE模拟技术能事先对产品构造的工艺性、制件成型后的质量及模具流道构造停止有效设计,使发现的问题及时在产品设计完成之前予以修正,防止了传统设计程序的弊端一模具加工完成、试模出问题后,再去批改设计、试模调模,从而缩短了产品开发周期,降低了产品本钱。

  以下是针对塑料件的尺寸、缩痕、翘曲变形、应力集中等质量缺陷,应用CAE技术停止模拟剖析的几个实例。剖析对象包括汽车散热器面罩、杂物箱盖和倒车灯灯罩。剖析模拟用软件为M0LDFL0W.CAD建模软件为EUCLID、Pro/E. 1模拟剖析杂物箱盖翘曲问题的起因及打消措施1.1存在的问题目前存在的问题是产品消费出来后,在盖的两角处发作向外翘曲,影响了产品外观质量和装车进度。

  为找出问题的产生起因,首先用现消费工艺参数如表1)停止模拟剖析。

  表1材料名称改性pp模具温度/>熔体温度/>注射工夫/注射压力/MPa保压工夫/s保压压力/MPa现消费工艺采纳一级注塑、一级保压。经对制件体收缩剖析,得到产品体收缩散布图,如。

  从看出,两端处体收缩达11%比较大),高于中间部位"%)。由于产品整体体收缩不均,招致了产品翅曲。

  1.2改进计划一按照传统的设计思想批改产品构造,在产品内侧加2条增强筋。

  但实际消费出的产品,翘曲仍然存在,而且增强筋外外表呈现明显缩痕。通过计算机模拟剖析,得到如结果。

  剖析可知,两端处体收缩仍为11%,而且增强筋相对的外外表的体收缩增大,因而招致上述结果。可见这一计划并没有从根本上将问题处置。

  1.3改进计划二采纳CAE剖析技术对工艺参数优化设计。

  经过模拟剖析,取得优化的工艺参数。主要是增加了保压曲线曲一级保压变为二级保压),保压压力由原来的30MPa增加到60MPa,并将保压工夫由原来的3.5s增加到10s.这样得到的产品两端体收缩降到4.5%,而且在产品外表散布平均如),从而打消了翘曲变形。

  2汽车倒车灯灯罩的应力剖析及构造优化目前,此产品存在着成型后两端头呈现内部裂纹的缺陷。别离按照现消费工艺参数材料为PMMA,模具温度50 2,熔料温度2202)和)0456407数据库引荐参数模具温度80 2,熔料温度2302)停止模拟剖析,结果标明应力均集中在两端头,且均超越材料的抗剪切强度。是以MOLDFLOW数据库引荐参数停止模拟取得的应力散布图。

  从中看到整个产品应力散布最大值为0.5~0.6MPa,并且地位集中在两端头,而材料的抗剪切强度为0.4MPa.这就是产品在两端部呈现裂纹的起因。

  随后采纳批改两端头壁厚的计划,也就是将两端头的壁厚增加0.2mm,力图使此部位物料活动顺畅,从而降低此处剪切应力,使产品的整体应力水平下降。工艺参数不变。模拟剖析得到产品成型后应力散布图,如。

  汽车工艺与材料剖析结果标明,产品两端部应力值明显下降降到0.4MPa左右),从而防止了应力集中,也就打消了产品内部裂纹。

  表3项目参数材料品种ABS/PC材料牌号BayerAGBayblendT45熔融温度/260~300剪切强度/MPa0.4顶出温度/110非活动温度/130 3用CAE处置散热器面罩的质量缺陷3.1产品存在的问题产品横向尺寸偏大,影响装车。

  零件外表在8个浇口附近有收缩痕。

  熔接痕数量多,影响产品外观质量。

  3.2模型准备Moldflow动态模拟剖析所采纳的模型为三维实)模型,模型的来源可由其他外型软件输入,也可以用自身所带的建模模块Moldflowmoldeler)来建设。但由于所钻研的产品外型较复杂,因而采纳从其他图形软件中读取数据。

  散热器面罩三维数据最初是用EUCLID软件停止实体建模的,所以又用Pro/E软件,将原模型中的面特征停止提取、剪切,缝合成实体后,形成封闭的曲面,再转化为实体。按STL格式输出,如。

  图+类、匹配、叠合和缝合等操作得到有限元网格;依据模具图纸设计浇口流道和冷却系统的面模型,再将其停止网格定义、分类。为目前浇注系统散布图,现有模具为三板构造,共8个进胶口。

  冷流道热流道3.3对目前产品成型情况停止模拟剖析针对目前产品存在的问题,首先采纳现消费工艺参数如表2)、设施条件、原材料如表3)停止模拟剖析。

  表2工艺参数数值熔体温度/O模具温度/O注射压力/MPa注射工夫/. 1级5 2级8保压压力/MPa保压工夫/s用以上参数停止模拟剖析结果如下。

  填充工夫散布图如)阐明了熔融树脂在模具型腔中的填充过程,中的深色区域是熔体最后填充部位,散布较宽。

  熔接痕是在料流相遇处形成的。为熔接痕地位散布图,从图中看出熔接痕多散布在料流最后填充部位。从零件整体看,中间格栅部分和外边缘处熔接痕较多外边缘约9处),图中深色点表示该处熔接痕的质量不好。这与现消费中的情况相符。

  制件外表收缩情况如0.延时保压使外表收缩痕都散布在8个浇口附近,收缩值是0.0145mm,是可见的缺陷凹坑只要缩痕深度!0.007mm时,收缩才是肉眼不可见的)。这与实际情况相得良好的成效。经过采纳Flow、Packing、Cool等模块停止的模拟剖析,并将原1级保压变为3级保压。取得的优化的注塑成型工艺参数如表4、表5.表4模具温度/870熔体温度/8280注射压力/MPa67注射工夫/;5表5保压压力/MPa保压工夫/s320327.23112.07.17.500 0制品内部应力散布图见1.1表示超出材料剪切强度的部分,制品内部最高应力值是1.135MPa.而材料的抗剪切强度为0.4MPa.图中深色部分为剪应力超越材料剪切强度的部分,散布较广。应力值高的部位易形成应力开裂。

  1制品横向尺寸变迁趋势如2.按现有模具型腔设计尺寸注射成型的制品,横向收缩4.8mm能力抵达产品设计要求。而实际消费中制品成型后,横向尺寸值收缩2.5mm,形成产品尺寸偏大,不能满足装车要求。

  2 3.4减少或打消缺陷的模拟剖析首先对各成型工艺参数停止优化设计,以期获通过对工艺参数的优化设计,得到如下结果。a.优化后制品外表收缩痕减小,如3.剖析结果:浇口处体收缩值已由原来的0.014mm减小至0.004mm,为肉眼不可见的,从而打消了8浇口处的缺陷收缩痕。

  b.优化后产品内应力下降,如4.汽车工艺与材料与上述按现消费工艺参数停止模拟的应力散布结果相比较,制品4边框和中间部分的高应力值区域已打消,制品内部应力已大大降低,并且超值辨别布较窄,从而使产品内在质量趋于稳定。

  C.优化后,使产品尺寸得到校正。

  按优化的工艺参数停止翘曲剖析,通过调整保压曲线,控制产品横向尺寸收缩,可以得到使产品横向尺寸缩小的趋势,从而抵达满足产品设计要求的宗旨。

  保压压力为45MPa时,制品横向尺寸收缩6.7 3.5领导消费实际以优化的工艺参数为根底停止现场调试,得到以下结果。

  %.浇口处收缩招致的冷斑收缩痕)明显减小或根本消失,这与CAE结果相符。5a、5b是工艺调整前、后浇口处的收缩情况。

  b.产品横向尺寸比调整前缩小1mm. C.由于产品模具浇注系统维持原状,所以熔接痕的问题未能得到彻底处置。

  4结论对注塑过程的CAE剖析标明,在汽车塑料件构造设计和消费中采纳动态模拟剖析技术,将三维实体外型读入Moldflow的MPI用户界面,对浇口、流道和冷却系统,停止深刻全面的活动、保压、冷却、翘曲和构造应力剖析,找出产品构造和现消费中产品呈现缺陷的起因,提出处置计划,同时对注塑成型工艺参数停止优化,从而进步了产品质量,降低了成品率。因而,塑料CAE模拟剖析技术在汽车塑料产品消费中有着宽泛的实践领导意义和实际应用价值。

  责任编辑陈逍)上接第76页)责任编辑陈逍)2002年第

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