基于翘曲位移最小的车舱开关外壳注塑工艺优化.pdf

塑料工业 第 卷第 期 年 月基于翘曲位移最小的车舱开关外壳注塑工艺优化吴晓冬(长沙师范学院 湖南 长沙)摘要:针对车舱开关外壳注塑件的质量要求 开展基于翘曲位移最小的注塑工艺优化研究 设计了不同的浇口方案和冷却系统方案 采用 软件数值分析制品在注塑过程中的填充、冷却、保压和翘曲现象 获得了最佳浇口方案为 个浇口设定在最佳浇口附近的左下方侧面 获得最佳冷却系统方案为上下采用回字形加内部冷却 共 组 直径 得到的最大翘曲位移为 满足要求 这为同类产品的生产提供参考关键词:汽车 注塑成型 工艺优化中图分类号:文献标识码:文章编号:():/开放科学(资源服务)标识码():():.:汽车行业随着中国市场的崛起 相关制造也逐渐向开发时间缩短以及成本降低的方向迈进 传统的开发流程以往需要较多的试模及改模以修改产品品质问题 严重依赖于设计师或工艺工程师的实践经验 可靠性较差、开发效率较低 随着计算机辅助模拟()技术的发展 利用 软件在计算机进行成型过程的模拟分析与诊断 协助解决许多过去都无法了解的疑难杂症 并为注塑成型提供优化的注塑工艺参数 既节约了成本还提高了设计质量和工艺可靠性本文以汽车车舱开关系统的外壳塑件为例 基于翘曲位移最小 通过 软件对不同浇口方案、冷却系统方案进行模拟分析 选择最佳的成型方案 该成型分析思路清晰 为同类产品的生产提供参考 产品分析 塑件说明塑件为内饰车舱开关系统外壳开发 主要功能为车窗的控制 品质要求不能有短射、毛边缺陷 利用软件找出最优的成型工艺和保证收缩变形在 以内 塑件外形尺寸 平均厚度 体积 塑件壁厚均匀 模型如图 所示图 三维模型 材料选择成型材料为德国朗盛公司的玻璃纤维增强聚酰胺作者简介:吴晓冬 女 年生 博士 讲师 研究方向为汽车零件工艺 第 卷第 期吴晓冬:基于翘曲位移最小的车舱开关外壳注塑工艺优化复合材料 密度为 /具有耐热性能优越、抗冲击性能优良、尺寸稳定性良好的特点 常用于汽车发动机部件、电气部件、车身部件和安全气囊等多部位 推荐工艺为:熔体温度 模具温度 顶出温度 非流动温度 图 材料的黏度曲线图与 特性曲线图 浇注系统分析 浇口位置分析在建立塑件浇注系统时 浇口的位置设置非常关键 它选择得是否合适 直接影响制品质量 利用 软件的浇口位置分析 对车舱开关外壳进行最佳浇口位置分析 获得最佳流动平衡 得到最佳浇口位置如图 所示图 推荐最佳浇口位置 浇口设置方案设计考虑到最优浇口位置 模具结构和材料性能 首先预设并提出了 种浇口设置方案 全部为热流道转冷的潜伏式浇口 潜伏式浇口设计利于后续模具结构设计 能够确保浇注系统废料自动清理 在实际成型生产当中应用较为广泛 本次生产为批量生产 为了提高塑件的制造效率选用一模两腔的设计方案 三种浇口方案如图 所示 方案 为 个浇口 设定在最佳浇口附近的右下方侧面 方案 为 个浇口设定在最佳浇口附近的左下方侧面 方案 为 个浇口 设定在最佳浇口附近侧面图 浇口方案 浇口方案对比及分析利用 对三种不同浇口方案进行比较成型工艺采用 原始默认工艺:充填时间、/切换体积、保压时间、保压压力为充填压力的 主要分析的因素为:充填时间、流动前沿温度、/切换压力以及翘曲位移 综合分析这 项因素后选取最佳浇口方案 充填时间分析充填时间分析显示了模腔充填时每隔一定间隔的料流前沿位置 如图 所示 三种浇口方案的充填时间均为 说明三种浇口方案的料流的流动性能较为接近 无短射、迟滞风险塑 料 工 业 年 图 充填时间分析 流动前沿温度分析流动前沿温度为塑料熔体填充某一节点的中间温度 若流动前沿的温度较低 则会出现滞流或短射现象 如果某区域流动前沿温度较高 则会出现材料降解、表面缺陷等现象 所以 必须保证流动前沿温度处于聚合物的使用建议范围内 流动前沿温度的变化不能太大 温差越小表明温度分布越均匀 成型质量越好 如图 所示 三种浇口方案的流动前沿温度差均在 以下 且三种方案都能满足材料塑料推荐温度 范围内图 流动前沿温度分析 /切换压力分析/切换压力值是充填时从速度控制切换为压力控制时所需的压力 表示部件充填所需的压力如图 所示 三种方案的/切换压力分别为、和 浇口方案 所需压力最小图 /切换压力分析 /翘曲总位移分析图 翘曲总位移分析 翘曲是指塑件在注塑成型后的完成品与原来设计的产品外观不同 完成品外观产生扭曲或者变形 翘曲也是射出成型最常发生的缺陷 当产品是配合件因变形量超过公差范围内时 产品则无法正第 卷第 期吴晓冬:基于翘曲位移最小的车舱开关外壳注塑工艺优化常组装而造成产品不合格 三种浇口方案的翘曲总位移分析结果如图 所示 翘曲总位移最大变形量分别为 、和 其中浇口方案 翘曲变形量最小 最佳浇口方案选择三种浇口方案 从填充时间、流动前沿温度、/切换压力以及翘曲变形进行对比分析 分析总结见表 三种方案的充填时间基本一致 流动前沿温度均满足在材料推荐范围内/切换压力也都满足注塑机台压力要求 从翘曲变形量看 浇口方案 的翘曲变形量最小 故选择浇口方案 为最佳浇口方案表 三种浇口方案数据分析对比 设计方案充填时间/流动前沿温度/切换压力/翘曲总位移/总结相同均满足材料推荐温度均满足注塑机压力方案 翘曲总位移最小 冷却系统方案对比及分析基于最佳浇口方案 并采用相同成型工艺 设计两套冷却系统方案如图 所示 冷却系统方案 采用上下分别设计回字形水路 共 组 直径 水路方案 上下采用回字形加内部冷却 共 组直径 利用 对 组不同冷却系统方案进行比较 成型工艺采用 原始默认工艺 主要分析的因素为:冷却温度、冷却至顶出温度所需时间以及翘曲位移 综合分析这 项因素后选取最佳冷却系统方案图 冷却系统方案 冷却温度分析进行冷却温度分析 产品温度分布如图 所示两种冷却系统的产品最高温度分别为 和 冷却水路系统 的冷却温度最低图 冷却水路温度分析 冷却至顶出温度所需时间分析图 冷却至顶出温度所需时间分析 预测在现有的冷却系统设计与现有成型工艺设定塑 料 工 业 年 下 冷却到可以脱模的时间 亦即将塑件冷却至顶出温度所需的时间分布 如图 所示 从 组不同冷却水路设计看 顶出温度所需时间分别为 和 冷却水路方案 所需到达顶出温度时间短 翘曲总位移分析翘曲变形量超过公差范围时 塑件将无法正常组装而造成产品不合格 如图 所示 两组不同冷却系统方案的翘曲总位移分别为 和 冷却系统方案 的翘曲总位移最小图 翘曲总位移分析 最佳冷却系统方案选择对塑件的两种不同冷却系统方案从冷却温度、顶出温度所需时间以及翘曲位移三个方面进行对比 总结见表 方案 的冷却温度最低 需到达顶出温度的时间更短 翘曲总位移量最小 因此方案 作为塑件的最佳冷却系统方案表 两种冷却系统方案数据分析对比 方案冷却温度/顶出温度所需时间/翘曲总位移/总结方案 温度更低方案 冷却时间更短方案 翘曲总位移更小 实际塑件验证根据以上优化分析结果选择浇口方案 和冷却系统方案 成型工艺为:熔体温度 、充填时间 、注射速度 /、注射压力 、切换充填体积、保压 压 力 、保压时间 、模具温度 、顶出温度、冷却时间 、开模时间 对外壳塑件进行试模 生产所得外壳如图 所示 经过测量发现所生产外壳塑件最大翘曲位移为 达到了该产品关于翘曲位移的要求 产品质量合格 从而验证了工艺优化的正确性图 实际生产车舱开关外壳产品 结论)针对汽车车舱开关系统的外壳塑件不能有短射、毛 边 缺 陷 翘 曲 位 移 小 的 质 量 要 求 应 用 模拟对其注塑过程进行仿真分析 设计了三种不同的浇口方案 采用热流道转冷流道潜伏式浇口 通过充填时间、流动前沿温度、/切换压力以及翘曲位移对比分析 获得了最佳的浇口方案为 个浇口 设定在最佳浇口附近的左下方侧面)设计了两种不同的冷却系统方案 通过冷却温度、冷却至顶出温度所需时间以及翘曲位移对比分析 获得了最佳的冷却系统方案为上下采用回字形加内部冷却 共 组 直径 )采用优化的浇口方案和冷却系统方案 生产得到了合格的车舱开关外壳 从而验证了工艺优化的正确性 这对同类注塑件的研制有一定的参考价值与指导意义 进一步可增加企业效益 为企业提供技术支持、拓展市场和竞争力参 考 文 献 孙肖霞 张俊.基于 的汽车拉手外壳注塑工艺参数优化.塑料工业 ():.():.第 卷第 期吴晓冬:基于翘曲位移最小的车舱开关外壳注塑工艺优化 吴俊超 黄帅 邓锐 等.基于 的轿车后视镜镜框注塑工艺优化 .工 程 塑 料 应 用 ():.():.唐杰 黄荣学 王全亮 等.基于 汽车灯罩翘曲分析与优化.塑料 ():.():.胡学川 方佳豪 李又兵 等.某汽车高光格栅注塑缺陷分析与成型优化.中国塑料 ():.():.孟小林 张继祥 李又兵 等.汽车 柱外饰板双色注塑翘曲变形分析及工艺优化.工程塑料应用 ():.():.吴俊超.基于 的汽车仪表板大型塑件注塑模工艺优化.中国塑料 ():.():.:.魏燕红 刘宇尧 陈营 等.基于 技术的塑料水杯注射成型分析与工艺优化.塑料工业 ():.():.方堃 张有忱 徐春栋 等.基于 的护目镜注塑成型工艺优化和缺陷改善研究.塑料工业 ():.():.高蓉菲 刘泓滨.注塑成型工艺参数对 饭盒盖翘曲变形量的影响研究.塑料工业 ():.():.毛世明 修雪颖 黄兆阁.基于 的电缆接头外套注塑仿真模拟.工程塑料应用 ():.():.宁敬威 林立 刘文 等.双头螺旋内齿轮精密注塑冷却工艺 优 化 .工 程 塑 料 应 用 ():.():.庞杰彬 李英泽 张东桥 等.基于 技术的油泵隔热罩外壳的工艺优化.塑料 ():.():.(本文于 收到)朗盛推出新型可持续性环保增塑剂 朗盛()计划从 年 月起推出更具可持续性的新型增塑剂 新型增塑剂 是一种不含邻苯二甲酸盐、凝胶良好、抗皂化的增塑剂 可用于各种聚合物 包括、和橡胶此外 含有超过 的材料来自完全可持续的来源 从而使产品碳足迹()减少约 据称 由于该增塑剂的多种原材料供应商采用质量平衡方法计算 因此对新版本的 的产品质量和性能没有影响在 的生产过程中 向更可持续的原材料生产制造方向转变 证明了朗盛对可持续发展的承诺该公司将从 年 月 日起停止销售传统的增塑剂 只销售更可持续的版本:/