1    引言

        近年来,CAE技术发展迅速并且得到了广泛的应用。注塑生产企业也对CAE技术越来越重视,而且应用CAE技术给企业带来了好处,解决了不少实际问题,注塑生产企业受益匪浅。例如,CAE技术解决了零件在生产中存在的充不满的缺陷问题。运用CAE技术和正交试验的方法,以零件翘曲变形为优化目标,对薄壁件的注塑成型工艺进行了优化设计,利用CAE技术,基于MPI软件对汽车内饰右前开关控制面板注塑成型过程充填、流动、冷却进行模拟分析,对缩短生产周期,降低生产成本,提高生产效率起了重要的辅助作用。通过MPI注塑成型分析软件,对汽车塑料保险杠注射过程中的熔体流动过程进行数值模拟分析,对实际生产具有指导意义。基于MPI软件对手机上盖浇口进行了优化设计。利用MPI软件解决保险杠裙围的注塑成型缺陷。对注塑机的各种参数如锁模力、保压压力等的设定做了详尽的阐述。对制件大小、壁厚对锁模力的影响做了研究。研究通过CAE分析,找到塑件充不满的原因,并通过调整零件的厚度来调节由于设备锁模力不足及注射压力低而导致的充不满的缺陷问题。

2    零件的缺陷及原因

        在注塑生产过程中,充不满产生的原因通常有:料筒、喷嘴及模具的温度偏低;加料量不足;料筒内的剩料太多;注射压力太小;注射速度太慢;流道和浇口尺寸太小,浇口数量不够,而且浇口位置不恰当;型腔排气不良;注射时间太短;浇注系统发生堵塞;塑料的流动性太差。本例是由于锁模力不足,在生产过程中为了避免产生飞边而用较低的压力注射,从而又因为注射压力不足而导致充不满的问题。本例生产中用的注塑机的参数,最大锁模力为24000kN。

3    CAE试验验证

3.1    试验模型的建立

        根据经验和制品的要求,采用热流道系统,2个热嘴,8个浇口进胶,热流道的直径为12mm,冷流道直径为12mm,采用矩形侧浇口进胶。严格按照MPI软件要求建立CAE模型。首先将CAD模型导入Hypermesh里,对几何模型进行修整后划分网格,再将后缀名为udm格式的文件导入MPI软件中,在MPI软件中以同样尺寸大小的单元重新划分网格,提高网格的匹配率和计算精度。最后手工修整质量不合格的网格,使网格质量达到MPI软件分析的标准。

3.2    试验材料性能和注塑成型工艺

        在注塑成型CAE流动模拟中,准确的材料性能参数才能带来准确的计算结果。材料性能参数非常重要,该研究对象用的高密度聚乙烯(简称HDPE)是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂。这种材料具有很好的电性能,不吸湿并具有很好的防水蒸汽性,可用于包装。中到高分子量等级具有极好的抗冲击性,在常温甚至在低温下均有很好的性能,是制造汽车内饰件的理想材料。在注塑成型过程中,当零件的体积填充到98.5%的时候,切换到保压状态进行保压。

3.3    试验结果

        MPI软件能够提供丰富的计算结果,有流动前沿温度、流动速度、填充时间、顶出时体积收缩、气穴、熔接痕和最大锁模力等结果,这些结果能够反映聚合物在模具型腔中的真实流动。本案例主要目的是关心设备的能力,最大锁模力为29039kN,超过注塑机的最大锁模力24000kN,不利于注塑成型。

4    解决方案

        根据上述分析结果,要得到满意的注塑成型零件,锁模力不能超过设备的最大锁模力,本案例所需要的最小锁模力是29039kN,而目前设备的最大锁模力只有24000kN,因此,零件充不满的原因是由于设备锁模力不足、注射压力低而引起的。要解决这个问题有2种方案,一是选用锁模力更大的设备;二是增加零件的厚度,保证流动平衡,从而降低型腔的注射压力,降低锁模力。由于工厂条件限制,因此采用第二种方案,增加零件的厚度,重新建立CAE模型进行分析计算。通过CAE模拟,得到了合适的零件的厚度,零件1的厚度为2.2mm,由平均厚度1.8mm增加到2.2mm,增厚22.2%。零件2的厚度为2.4mm,由平均厚度2mm增加到2.4mm,增厚20%。最大锁模力为22218kN,降低了23.5%。5结论注塑零件产生缺陷的原因是多种多样的,准确地找到问题的根源才能提出有效的解决办法,运用注塑CAE技术分析技术是查找产生缺陷的原因的方法之一,并且根据分析结果可以得到解决问题的办法,缩短试模周期,降低试模成本。在模具设计初期就利用CAE技术对设备的选型进行分析,可以避免潜在的缺陷风险。本案例以CAE技术为手段,通过增加零件的厚度,零件1的厚度增加22.2%,零件2的厚度增加20%,锁模力降低了23.5%,解决了注塑机锁模力不足、注射压力低导致的零件充不满的问题。通过增加零件的厚度,降低了锁模力,从而降低了零件的生产成本并得到了合格的零件。