基于Moldflow的汽車座椅護(hù)板模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引 言

座椅護(hù)板是座椅主要部件之一，其外觀和尺寸對(duì)座椅的質(zhì)量有著重要影響。座椅護(hù)板一般采用注射成型，注射成型時(shí)產(chǎn)生的缺陷與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)密切相關(guān)。通過(guò)Moldflow模流分析軟件對(duì)潛在缺陷進(jìn)行分析和優(yōu)化，依據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，以達(dá)到規(guī)避缺陷、縮短開發(fā)流程的目的。

1 座椅護(hù)板材料性能與結(jié)構(gòu)分析

1.1 材料性能

座椅護(hù)板材料為PP/PE-TD20，熔體流動(dòng)速率為2 g/min，密度為1.05 g/cm

，拉伸屈服強(qiáng)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(dòng)速率大、易成型的特點(diǎn)

，但其收縮率較大，易產(chǎn)生縮孔、凹痕及變形。PP熱容量大，在注射過(guò)程中若模具溫度過(guò)高容易使成型塑件翹曲變形；溫度過(guò)低易使其光澤不均或出現(xiàn)熔接痕等缺陷。塑件成型推薦的工藝參數(shù)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(hù)板結(jié)構(gòu)分析

護(hù)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(wǎng)格邊長(zhǎng)為10 mm的三角形為基礎(chǔ)單元，對(duì)塑件數(shù)據(jù)模型進(jìn)行雙層面網(wǎng)格劃分，然后生成3D實(shí)體網(wǎng)格，如圖1所示。生成的3D實(shí)體網(wǎng)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(xiàn)象）、折疊面極端面間角、厚度方向細(xì)化不夠或存在內(nèi)部長(zhǎng)邊等

。網(wǎng)格數(shù)量為53 689個(gè)，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(wǎng)，阻斷灰飛虱進(jìn)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(wǎng)(無(wú)紡布)，將灰飛虱杜絕在秧床之外，不能進(jìn)入秧床危害、傳毒。2005年調(diào)查，感病品種武育粳3號(hào)，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(dá)97.35%-98.46%。

2 模流分析

2.1 澆口位置和數(shù)量確定

考慮塑件大小、材料屬性，結(jié)合注射成型參數(shù)，對(duì)比分析得出適合座椅護(hù)板注射成型的最佳澆口方案

。方案1設(shè)計(jì)為單點(diǎn)進(jìn)料，將澆口設(shè)計(jì)在側(cè)面；方案2設(shè)計(jì)為雙澆口進(jìn)料，為避免兩股料流匯集在成型塑件表面產(chǎn)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(duì)應(yīng)的澆口位置如圖2所示。

運(yùn)用Moldflow對(duì)2種澆口方案進(jìn)行模擬分析，得出填充時(shí)間、填充壓力、流動(dòng)前沿溫度、熔接痕大小，如表1所示。

2.1.1 填充時(shí)間和填充壓力對(duì)比

填充時(shí)間是指熔融塑料充滿整個(gè)型腔的時(shí)間，填充時(shí)間可用于查看整個(gè)型腔填充情況，有無(wú)發(fā)生填充不足、遲滯現(xiàn)象

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

。

2.1.2 流動(dòng)前沿溫度

通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可推斷手工自制檸檬果醋的成品時(shí)間為3個(gè)月前后，此時(shí)的產(chǎn)品氣、味達(dá)到一個(gè)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(fēng)味物質(zhì)是否存在差異，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為評(píng)價(jià)檸檬果醋的品質(zhì)提供依據(jù)，有利于推進(jìn)果醋產(chǎn)業(yè)進(jìn)程。

通過(guò)填充分析得知：方案1的填充時(shí)間為2.286 s，最大填充壓力30.98 MPa；方案2的填充時(shí)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(dòng)前沿溫度是塑料熔體填充一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)的中間流動(dòng)溫度，代表截面中心的溫度，若溫差大，溫度分布不均，會(huì)導(dǎo)致成型塑件表面光澤不均。經(jīng)分析方案1流動(dòng)前沿溫度為210.3～220.3℃，溫差為10℃；方案2流動(dòng)前沿溫度為205～220.4℃，溫差為15.4℃，如圖4所示。2種方案流動(dòng)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(zhì)量。方案1的溫差更小，有利于保證成型塑件表面質(zhì)量的一致性。

以100客位的 Arsterwasser號(hào)的功率需求為參考進(jìn)行計(jì)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(zhì)量與兩股料流匯合角度和前沿溫度有關(guān)。一般而言，兩股料流匯合角度大于135°時(shí)形成熔接線，小于135°時(shí)形成熔接痕，匯合角越大，熔接縫越好；料流相遇時(shí)的溫度越高，熔接痕質(zhì)量越好

。

從護(hù)板結(jié)構(gòu)分析，塑件表面存在2處不規(guī)則方孔，在方孔四周難以避免熔接痕。運(yùn)用Moldflow軟件對(duì)熔接痕進(jìn)行分析，方案1的2條熔接痕長(zhǎng)度分別為8.49、15.77 mm，方案2的2條熔接痕長(zhǎng)度分別為9.63、20.93 mm，如圖5所示，方案1的熔接痕長(zhǎng)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(xiàn)在護(hù)板不規(guī)則方孔邊緣位置，此位置在塑件結(jié)構(gòu)上無(wú)尖角，也無(wú)受力點(diǎn)，熔接痕對(duì)塑件強(qiáng)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(zhì)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(dòng)前沿溫度下降更小、更穩(wěn)定，有利于提高熔接痕質(zhì)量。

保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全是農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全預(yù)警的主要目的。農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)預(yù)警法的主要檢測(cè)對(duì)象是農(nóng)產(chǎn)品，預(yù)警指標(biāo)為生物性危害物和化學(xué)性危害物等，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，針對(duì)每個(gè)目標(biāo)界定不同的預(yù)警指標(biāo)，并以此為中心建構(gòu)不同目標(biāo)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全預(yù)警表，基于此來(lái)開展農(nóng)產(chǎn)品預(yù)警分析。

一只大象朝著四人走來(lái)，大象一點(diǎn)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(gè)古老的石牌，上面寫著—泿水。

此外，我們也非?？春肕DI市場(chǎng)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，未來(lái)三年全球MDI需求增速將在5%，中國(guó)MDI的需求增速將維持在5%～7%。同時(shí)，在中國(guó)環(huán)保政策下，亨斯邁將不只追求MDI業(yè)務(wù)在中國(guó)的利潤(rùn)，更致力于在中國(guó)生產(chǎn)和推廣環(huán)保型聚氨酯產(chǎn)品和解決方案。

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

通過(guò)對(duì)比成型參數(shù)，方案1的填充時(shí)間比方案2短1 s；方案1的流動(dòng)前沿溫差比方案2低5.4℃；方案1的熔接痕長(zhǎng)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(dòng)前沿溫度比方案2高4～7℃，方案1形成的熔接痕質(zhì)量更好；此外，單澆口結(jié)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)。因此方案1單澆口設(shè)計(jì)更合理。

2.1.4 結(jié)果對(duì)比分析

2.2 氣 穴

這里將工序也分為質(zhì)檢類和非質(zhì)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(shè)計(jì)

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

。方案1和方案2成型的塑件背部加強(qiáng)筋區(qū)域存在氣穴，各個(gè)氣穴附近存在排氣不暢現(xiàn)象，如圖8所示。排氣不暢會(huì)導(dǎo)致成型過(guò)程中背部加強(qiáng)筋缺料，影響塑件強(qiáng)度。加強(qiáng)筋搭接在骨架上起固定和支撐作用，如果加強(qiáng)筋強(qiáng)度不足會(huì)影響護(hù)板力學(xué)性能，并導(dǎo)致護(hù)板在座椅骨架上受到按壓時(shí)產(chǎn)生異響。因此，需在氣穴產(chǎn)生的位置設(shè)計(jì)活動(dòng)鑲件以快速排出空氣，減輕填充阻力，同時(shí)鑲件周邊需設(shè)計(jì)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(guò)程中，模具型腔表面溫度影響塑件的力學(xué)性能和外觀。如果塑件表面溫差過(guò)大，冷卻時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力而導(dǎo)致翹曲變形。合理的水路布局可以使模具溫度更均勻穩(wěn)定，冷卻水路的布局取決于塑件的形狀和壁厚，水路數(shù)量應(yīng)盡可能多且均勻排列在成型塑件周圍

。

座椅護(hù)板模具共12組水路，其中動(dòng)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(shè)計(jì)布局如圖10所示。

2.3.2 冷卻水路優(yōu)化效果

冷卻水路優(yōu)化設(shè)計(jì)后，Moldflow模擬分析結(jié)果如圖11所示，冷卻時(shí)間為30.32 s，符合要求，保證了塑件的成型周期。塑件在模具中冷卻后去除澆口凝料，塑件表面溫度均在60℃以下，保證了塑件脫模時(shí)的尺寸穩(wěn)定性。

3 注射成型試驗(yàn)驗(yàn)證

根據(jù)Moldflow的分析結(jié)果，對(duì)比成型參數(shù)確定澆口方案，根據(jù)背部氣穴分布設(shè)計(jì)了鑲件和排氣槽，并對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后的模具結(jié)構(gòu)如圖12所示。

模具整體外形尺寸為1 430 mm×860 mm×980 mm，總體結(jié)構(gòu)為二板模結(jié)構(gòu)形式，1模1腔布局。為了減少溫度損失，保證溫度均衡，在定模側(cè)增加了隔熱板，模具實(shí)物結(jié)構(gòu)如圖13所示。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，使用原材料為PP/PETD20，牌號(hào)為C322T-FNS，注塑機(jī)型號(hào)為MA6000II/2950，該注塑機(jī)螺桿直徑為

70 mm，合模力為6 000 kN，所得實(shí)際塑件如圖14所示。對(duì)塑件進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如圖15所示。對(duì)比數(shù)模最大偏差0.326 mm，符合變形量±0.5 mm的要求。

用光澤儀和色差儀對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的塑件進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量位置如圖16所示，測(cè)量結(jié)果如表2所示，通過(guò)測(cè)量結(jié)果可知，塑件的光澤滿足2.0±0.2的標(biāo)準(zhǔn)要求 ，顏色滿足|dL|＜0.35、|da|＜0.25、|db|＜0.25 標(biāo)準(zhǔn)要求。

上個(gè)周末，他們約好了要去4S店給車做保養(yǎng)。起床后，是小寧先去洗漱的。不一會(huì)兒，小寧從洗手間出來(lái)了，田朵再進(jìn)去時(shí)，發(fā)現(xiàn)小寧弄得滿地都是水，而且又是從中間擠的牙膏。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于Moldflow對(duì)座椅護(hù)板進(jìn)行分析，對(duì)比不同的澆口方案，確定了澆口數(shù)量和位置；在塑件背部加強(qiáng)筋位置增加了排氣鑲件和排氣槽，解決了塑件背部氣穴問題；水路設(shè)計(jì)時(shí)考慮了模具零件溫度的均勻性，解決了塑件翹曲變形的問題。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，塑件的尺寸和外觀符合質(zhì)量要求。

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