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汽车灯罩外壳注塑件模流分析

摘要:本论文主要针对汽车灯罩外壳注塑件的生产过程进行研究,在研究中结

合Moldflow技术以及有限元分析的方法,对汽车灯罩外壳注塑件进行三维建模并

进行数值模拟,主要针对模型中的缺陷开展分析工作,对所建立模型的正确性进行

验证。本论文主要利用Moldflow软件对汽车灯罩外壳注塑件成型过程中发生的

缺陷进行了仿真分析,主要包括产品结构尺寸及质量的变化、内部流道温度分布

以及产品各流道之间温度差等。通过这些计算仿真得到了产品质量出现缺陷时对

应点的曲线。并利用CAE技术对上述预测曲线作进一步分析和研究。对于汽车灯

罩外壳注塑过程中模具温度场分布及内部温度分布等方面也做了相关研究工作。

通过Moldflow软件仿真分析对上述预测的结果进行了验证,得到的预测结果与实

际情况相符,从而证明了仿真模型在实际生产过程中可以作为一种有效的质量评

定手段,同时也为模具设计提供了有效工具,为模具结构优化和改进提供了依据。

关键词:注塑成型;Moldflow;模流分析;翘曲变形

1.绪论

随着汽车行业的不断进步，汽车产品的性能和性能都在不断提高，除了具有

高品质外,外观造型也是一个重要的性能指标。而对于传统汽车生产企业而言,需

要生产出质量合格有竞争力的产品以满足客户需求,为了保证生产的顺利进行，

必须采取行之有效的措施。在如今这个充满了激烈竞争的市场中，为了能更好地

满足消费者要求以及使企业获得稳定、持续发展的能力,提高企业综合竞争力,在

进行生产设计时需要考虑更多新事物、新技术和新材料。本文结合注塑成型过程

仿真分析及有限元分析技术对汽车灯罩外壳注塑件成型过程进行研究及分析。

2.产品分析

汽车灯罩外壳主要由两部分组成,分别为前盖、后盖,其中前盖上有一个凹陷

结构,后盖上有一个凸台结构。本文以后盖为例进行注塑成型过程仿真分析及有

限元分析。

汽车灯罩后盖是一种薄壁型塑料制品,平均壁厚2毫米。该塑件使用的是聚

碳酸酯和聚丙烯精ABS+PC[1],将ABS的可成型性与PC的机械性能、冲击强度、

抗高温、抗紫外线等优良性能有机地结合起来。同时,该复合材料具有无毒、无

味、可再生、可循环使用等特点,其环境保护特性已经获得了国际、国内有关部

门的认可。因为塑料材料具有热胀冷缩的特性,因此,在进行三维建模之后,在进

行模具设计的时候,都需要提前对产品塑件的整体尺寸进行缩水。聚碳酸酯和聚

丙烯精材料具有在0.5%至0.8%之间的平均收缩率[2]。本文对于这种塑料制品,采

用的是0.5%的收缩率,所以,整个模型的放大倍数是1.005,灯罩外壳塑料制品的

三维造型,如图1所示。

图1灯罩外壳三维建模(后壳)

2.1网格划分

此次分析选择双层面(Dualplane)划分网格,本次分析要求模型三角形网格单

元任意纵横比不能超过6[3],产品塑件网格匹配率越高,计算结果越精确,并且网格

匹配率百分比应大于85%

在Moldflow软件中建立双层面(Dualplane),得到了24691个单元,其中最小

纵横比为1.157、最大纵横比为6.0、平均纵横比1.76、匹配率94.3%以上,符合

分析的需要,并具有很高的精度,能够完成对模型的全面分析。通过对网格进行诊

断、修复等预处理,最终获得一个基于网格的有限元模型。

2.2产品模型(壁厚分析)

通过Moldflow仿真分析网格厚度诊断表明,产品壁厚与产品结构位置有关。

未设置收缩的零件外形尺寸为7x252π平均厚度为1.5mm,网格最大厚度为

2.06mm，网格最小厚度为0.7131mm。这种产品的构造比较复杂，在其边沿部位有

3个向外的扣件设计，壁厚均在1.5mm以下,最薄处在0.8mm以下,在注射成形中，

制品容易产生翘曲变形，熔接痕，缺料，气孔等缺陷。

2.3浇口分析

在注塑成型的过程中，浇注系统的设定是模具设计的一个重要环节，其中，

浇口位置的选择是首要的问题，它会对后续的排气的开设、脱模机构的布置等产

生影响；在进行了模拟分析之后，本产品的浇口位置应当选择分析结果所示的蓝

色区域，在这个区域内，与之匹配度最高，且流动阻力最低，是本产品的最佳浇

口位置。

[4]

常见浇口分为直接浇口、侧浇口、点浇口、潜浇口等类型，而小型注塑产品

的浇口应设在模具分型面上，所以通常选择侧浇口。侧浇口，又称边缘浇口，是