基于Moldflow软件优化汽车内饰仪表板注塑成型工艺

白恒铭+杨铁

摘要：本文将以比亚迪汽车为例，对实际注塑工艺的生产情况进行分析，为了减少模型设计中的修模和试模的工作量，在中华汽车的零件进行注塑工艺时利用Moldflow软件，来优化注塑工艺。

关键词：Moldflow软件；汽车配件；注塑工艺优化

随着模具工业体系的迅速发展，以及模拟技术的不断改进，关于注塑模具的分析和设计工作，也实现了软件代替人工的形式，这对于模具的开发时间、设计和生产率都要很大的提高。而目前很多利用Moldflow软件，只能实现对模具结构以及制件进行改进的功能，并没有实现注塑工艺相关参数分析的功能，从而也造成了很多次的试模情况。所以对汽车注塑工艺进行优化最重要的就是优化工艺参数。

一、初始分析

在Moldflow软件进行初始分析，能够为以后设置注塑工艺参数、优化模具结构、提高注塑质量等提供可靠的依据。但是在进行初始化的分析中，并不是所有的参数都要根据系统规划的数值进行设置，一些参数要具有一定的合理性，这样才能保证分析的结果是准确的，这样才能为后期的设置和优化提供可靠的依据。

因为试验的重要指标是以翘曲变形为主，所以在初始化的分析中，类型分析要包括：冷却、充填、保压、翘曲等环节。而设置工艺参数主要包括：注射、保压、冷却时间等内容的设置，而这些数值都指定为30s，其中开模的时间设置为5s，而V/P的切换和填充控制都被设置成“自动”，还有就是保压控制中的V/P切换点的压力是10s中的80%，最后在进行翘曲分离的原因分析。

在分析完成之后，可以通过分析结果和日志等资料来查看分析的情况：充填速率约是140cm3/s，充填的时间是1.97s，如果充填的体积到达98.09%，那么V/P就会进行切换状态。

二、试验

利用Moldflow是利用正交的试验方法为基础进行试验设计（DOE），它可以通过明确试验参数，分析其对试验目标的影响，来对工艺参数进行调整，如此来获得更好的工艺技巧组合。在分析Moldflow的注塑成型时，主要通过对注塑温度、充填时间、模具温度、保压压力、保压时间等分析来判断注塑质量受到的影响，从而确定更好的工艺参数组合[1]。

（一）实验设计

在通过实验设计来优化工艺参数的过程中，首要工作就是对试验的因子、水平以及指标等做好分析。此次的分析指标是翘曲变形量，其中关于试验水平以及因子的设置如下分析：

（1）模具温度。在Moldflow资源库中，关于Thermylene P6-15FG-1734型号中的PP材料，相关的模具温度范围在49～82℃，而建议的温度是64℃[2]。所以，总结来说建议使用的温度主要在60、65、70、75℃的范围内。

（2）保压时间。根据初次的模拟情况，建议保压时间选择在8、10、12、14s之间。

（3）充填时间。也是根据初次的试验情况，充填时间可以在1.7，1.8，1.9，2.0s，之间，还有就是开模的时间为默认的5s。

（4）注塑温度。该次试验的注塑件是Asahi Thermofil公司的，是型號为ThermylemeP6-15FG-1734的PP材料，这样材料中的玻璃纤维添加的有15%。在Moldflow资源库中，该材料的注塑温度一般在218 ～243℃范围内，此时的建议使用的温度是231℃，所以，使用的注塑温度可以选择220℃、225℃、230℃、235℃之间的数值。

（5）保压压力。根据初次试验的模拟情况，保压的数值可以使用百分比的形式，也是就在保压压力是100%时，V/P是转换点。这时选择的保压压力可以是80%、87%、93%、100%。

（二）分析数值

因为选取的是五个因素，而且每个因素都有4组水平值，所以就是设计一个正交试验矩阵，然后根据L16（45）相关的正交表在电脑上完成试验模拟，将受各种因素影响的翘曲变形量Z（mm）作为试验的指标。

三、曲线优化

（一）确定保压时间

根据上述的试验可以得出保压压力是100%V/P切换压力，保压时间是12s，试验中的12s保压时间会造成过度保压，所以保压时间还要进一步的确定。根据Moldflow查询到浇口的主体是B73724，通过文件得知在12.52s时会出现数值为1的冻结层因子，通过日志查询得知填充注塑件时间是1.82s，所以此时的保压时间是：t =tn-tv/p=12.52-1.82=10.7s（1），该式中的保压时间是t单位是s，完全凝结的浇口时间是tn，V/P切换的时间是tV/P。

在Moldflow中查询到充填的末端是N6173，当在3.15s的时候填充末端的压力成为最大值，而到13.24s的时候充填的穆端压力是零，所以保压曲线中的恒定压数值是：t1=（tmax+tmin）-tV/P

=（3.15+13.24）-1.82=6.375s（2），该式中的恒定保压时间是t1，其中表示最大压力时间的是tmax，以及达到零值的压力时间是tmin。

（二）拟合保压曲线

在一定的时间段压力减弱的原理是：在保压压力P与保压时间t之间的相互作用，此时Td时间中，在压力P情况下的保压时间是t函数。如果保压时间都分布在n短时间内，那么此时间段中的保压时间ti=Td/n。也就是说在任意一段时间dt内的压力做功是dE，如果dE=P*dt，那么此时在Td时间段中的压力做功就是∫dE= ∫P×dt，也就是保压曲线Td时间段的面积。也就说在减弱的保压曲线中进行拟合也会达到一样的效果。

四、结语

注塑工艺参数进行Moldflow软件分析，能够更好的优化模具的设计和生产，同时也能减少模具的设计时间，从而减少生产的成本。

参考文献：

[1]王善凯，李晶，胡激涛，等.基于Moldflow汽车配件注塑工艺参数优化[J].西安工程大学学报，2015，29（6）：692-697.

[2]张磊，郝志勇.基于结构-声耦合法的汽车镁质仪表板声贡献度分析及结构改进[J].振动与冲击，2013，32（13）：48-53.