Moldflow软件在汽车零件注塑模具设计中的运用研究

张永超

摘要：汽车制造业的飞速发展，促使汽车零件模具需求量逐年提升。一直以来，人们在开展模具设计时，都是根据自身设计经验来完成的，这也导致模具设计方案的质量难以可靠保证。为此，本文便以某车窗玻璃导槽作为分析实例，探讨了Moldflow软件在汽车零件注塑模具设计中的具体运用，利用该软件能够对汽车注塑模具的冷却方式及其最佳交口位置进行科学分析。此外，还能针对注塑模具设计中存在的困气现象、翘曲变形等质量缺陷进行实时模拟分析，以使试模次数得到有效降低，进而提高汽车注塑模具的设计效率及质量。

关键词：Moldflow软件;汽车零件;注塑模具;模具设计

引言

自上世纪50年代起，我国便开始发展汽车产业，历经半個世纪的发展，我国汽车产业的产业基础变得愈发雄厚，汽车产量更是逐年增长，比亚迪、红旗等汽车品牌产品的出现，使得富有中国鲜明特色的汽车产品开始走向全世界。随着汽车产品性能的不断提升，越来越多的塑料制品被应用于汽车之中，这也使汽车对塑料零件注塑模具有了更大的需求量。汽车设计人员在对注塑模具进行设计时，需要通过Moldflow软件来对模具及零件成型过程中遇到的问题进行模拟与发现，进而使注塑模具设计方案得到便捷、高效地修改，从而使注塑模具生产周期得到缩短的同时，提高注塑模具制造质量。以下便对Moldflow软件在汽车注塑模具设计中的相关运用进行研究。

1 Moldflow软件介绍

在汽车制造领域中，Moldflow软件是对汽车注塑模具进行成型仿真的重要工具。该软件可帮助设计人员对汽车中的大量的塑料零件进行验证优化，从而起到精简注塑成型流程、提高注塑模具设计质量的作用。通过Moldflow软件的应用，能够使设计人员对零件的壁厚、材料交口位置、几何形状等内容进行仿真分析，进而使设计人员能够在Moldflow软件提供的几何图形支持下做出合理、科学的最终设计决策。通过Moldflow软件能够确保并行工程环境下，实现对注塑成型从制品设计、模具设计到注塑工艺的确定，进而有效解决了产品开发速度缓慢的问题。设计人员可以利用Moldflow软件对不同浇口位置、冷却系统、浇注系统等工艺条件进行模拟对比分析，以便于制定出最佳的注塑模具设计方案。采用Moldflow软件可对模具结构进行优化，使试模次数得以大幅降低，开模成功率显著提高，注塑成型工艺得到有效优化，并节约了大量的产品制造成本，生产企业也由此具备了更大的利润空间。

2注塑模具的工艺性

本文将车窗玻璃导槽作为分析实例，该零件由热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）制成，因车窗玻璃导槽在设计过程中需要保持良好的美观性，所以需要保证零件表面的平整性和光滑性，不能出现裂纹，皱褶和翘曲等质量缺陷[1]。要想使上盖零件和下盖零件得以顺利组装，还要对该零件的周口部高度差进行控制。所以，该零件在成型时需要确保零件表面不会出现翘曲变形问题，同时保证零件表面的成型精度。

3模拟结果

3.1浇口位置分析

在对车窗玻璃导槽进行设计时，需要对其浇口位置及数量进行适当的选择，以确保注塑压力与保压压力的传递有效性[2]。一般来说，在选择浇口位置时，主要是依据设计人员的工作经验，这使最终浇口位置在选择过程中，需要多次试模，而这势必会投入大量的物力与财力。利用Moldflow软件则可实现对浇口位置的最佳选择，Moldflow软件能够以模具型腔内熔料流动平衡作为分析角度，特别是对于需要多点近郊的塑料模具，这使得该软件在运用过程中拥有极高的参考价值。在进行注塑模具设计中，除了要对型腔填充进行考虑以外，更要对模具成型机构进行考虑。因此，某些情况下选择的最佳浇口位置是难以满足实际生产要求的，而这便要结合具体问题来进行相应的分析，通过Moldflow软件分析可知，最佳进浇口位于零件重心位置，这样浇品内的熔料在流动时是最平衡和均匀的。不过，生产商指出零件重心位置属于工作平面，该位置不能存在浇口，但其指定的浇口位置却难以保证熔料在浇品中的流动平衡性和均匀性，通过Moldflow软件分析可知零件是无法达到使用要求的。

3.2翘曲变形问题的分析

在用Moldflow软件开展翘曲分析时，需要事先优化冷却分析与充填方式，在获得合理结果以后，方可开展翘曲分析，其目的在于能够对产品成型过程中可能产生变形翘曲等问题的原因进行准确判断。Moldflow软件所得出的翘曲分析结果取决于网络类型和工艺参数。注塑模具在设计过程中出现严重的翘曲变形，其根源在于生产商指定的浇口位置材料过薄，从而使熔料在流动及填充过程中受到了阻碍，造成流动不均匀、不平衡。在模具保压过程中，难以对压力进行全面传递，进浇口周围熔料在冷却过程中堆积于薄壁处，致使模具的上表面和下表面产生了较大的温差，从而使零件保压受到了较大影响。要想使翘曲变形问题得到改善，就需要对冷却条件进行变更，定模侧的冷却温度应比动模侧的冷却温度低5℃左右。

3.3困气问题的分析

注塑零件在成形时气体难以从模腔中排出，便会导致困气问题的发生。而困气问题的出现，将会对脱膜质量及零件成型质量造成影响。利用Moldflow软件进行分析可以得知，困气位置主要集中在零件表面凹槽位置，所以需要通过车窗玻璃导槽的零间隙来解决困气问题，使熔料能够均匀流动。

3.4熔接痕问题的分析

熔料在不同方向的前端冷却时，会使零件结合位置产生熔接痕。大量熔接痕的产生会对零件强度及其外观造成影响。所以需要在零件成型时，确保熔接痕能够尽可能的挪到不受力区域，以此延长零件的使用寿命。通过Moldflow软件分析可知，熔接痕并非集中在零件的受力处，因此不会对零件的强度及外观造成较大影响。

3.5冷却温差分析

在融料冷却过程中，会对注塑模具的设计质量造成很大影响。注塑模具产品的表面质量、结晶以及残余内力等均会受到冷却作用的影响[3]。通过Moldflow软件对注塑模具的冷却时间及温度进行分析，能够反映出其模具产品是否取得了良好的冷却效果，并可依据冷却持续时间来对产品的成型周期进行确定，使冷却管道布局得到优化，进一步降低冷却过程所消耗的时间，成型周期变得更短，生产效率得到极大提升，生产成本得到了有效节约。注塑模具的温度会直接影响到熔料的充模流动、生产率、零件形状及精度等，通过Moldflow软件分析可知，冷却水路的进水口与出水口温度相差约为0.3℃左右，因温差相对较小，所以能够使模具温度的分布均匀性得到一定改善。

结语

总而言之，要想保证注塑模具的设计质量，设计人员就需要将自身经验和数值模拟进行结合，以此深入研究注塑模具的成型规律，缩短模具设计时间，使模具结构及其工艺参数得到有效优化，降低试模次数，进而取得更高的设计效率与工作质量。

参考文献：

[1]刘世能.汽车零件注塑模具的CAE分析及设计研究[J].海峡科技与产业，2018（04）：41-42.

[2]王晟.Moldflow软件在汽车灯具注塑模具设计中的应用[J].科技创新与应用，2017（16）：141.

[3]许旭飞.汽车零件注塑模具流道系统设计及参数优化[J].科技风，2015（07）：69+77.

（驻马店技师学院，河南 驻马店 463000）