資深工程師：教你如何制造汽車保險(xiǎn)杠

2016-11-30 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

摘要:本文通過對(duì)保險(xiǎn)杠工藝及模流分析,介紹了保險(xiǎn)杠模具設(shè)計(jì)、制造中的難點(diǎn)及注意點(diǎn)。軟件工具的應(yīng)用為模具設(shè)計(jì)與制造提供了很大的幫助。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車保險(xiǎn)杠作為一種重要的安全裝置也走向了革新的道路。今天的轎車前后保險(xiǎn)杠除了保持原有的保護(hù)功能外,還要追求與車體造型的和諧與統(tǒng)一以及追求本身的輕量化。為了達(dá)到這種目的,保險(xiǎn)杠大多采用了塑料。本文主要闡述保險(xiǎn)杠的注塑工藝分析、模流分析及模具設(shè)計(jì)和制造中的難點(diǎn)。推薦閱讀:汽車塑料保險(xiǎn)杠材料與模具設(shè)計(jì)(經(jīng)典)

一、保險(xiǎn)杠工藝性分析

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圖1:產(chǎn)品動(dòng)模側(cè)平面

保險(xiǎn)杠作為汽車的外飾件產(chǎn)品,根據(jù)車型的不同,尺寸大小有所不同。圖1所示為長(zhǎng)城汽車某車型前保險(xiǎn)杠,產(chǎn)品最大尺寸為1675mm×626mm×605mm,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,兩側(cè)倒扣采用外拉結(jié)構(gòu)出模,其中霧燈安裝點(diǎn)共6個(gè)、大燈安裝點(diǎn)共4個(gè),全部采用斜頂結(jié)構(gòu)出模。本產(chǎn)品實(shí)際生產(chǎn)中材料選用PP-EPDM-TD10,收縮率為1.1%,平均厚度為3.0mm,采用2 800 t注塑機(jī)注射成形。

二、模流分析

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圖2:熱流道澆口位置

在設(shè)計(jì)大型塑件模具澆注系統(tǒng)時(shí),既要保證型腔充滿,又要減少因系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)給制品帶來的缺陷。我們采用MOLDFLOW對(duì)其注塑工藝性進(jìn)行仿真分析,根據(jù)產(chǎn)品形狀和注塑工藝,模具采用4點(diǎn)大水口設(shè)計(jì)、針閥式順序射膠,流道采用梯形,中間一側(cè)采用大流道寬度120mm,其余一側(cè)采用小流道寬度20mm,澆口詳細(xì)位置如圖2所示。回復(fù)“模具”查看更多

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圖3:冷卻水路

冷卻系統(tǒng)方面,冷卻水路(見圖3)采用直通和水塔式設(shè)計(jì),定模水路直徑設(shè)置為19mm、水塔為30mm,動(dòng)模水路設(shè)置為15mm、水塔為24mm,熱嘴附近分布水路以增強(qiáng)模具冷卻效果并調(diào)節(jié)模具溫度,因此極大地縮短了冷卻時(shí)間和生產(chǎn)周期,提高了生產(chǎn)效率。

三、通過軟件模擬分析,我們得到了如下結(jié)果:

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圖4:填充效果

1. 如圖4顯示為填充時(shí)間圖,圖中藍(lán)色處代表填充開始,紅色處代表填充末端,分析結(jié)果顯示產(chǎn)品所需填充時(shí)間為4.759s,填充比較良好。

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圖5:流動(dòng)波前溫度分布

2.從波前溫度(見圖5)可以看出,最高溫度為230℃,最低溫度在210℃,說明填充效果合理,沒有存在流動(dòng)過慢和遲滯現(xiàn)象。

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圖6:注射壓力

3.圖6可以看出注射壓力最大為81.07MPa,稍微有點(diǎn)大,后期可從注塑工藝上調(diào)整。回復(fù)“注塑”查看更多

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圖7:剪切速率

4.分析結(jié)果顯示的溶膠最大剪切速率如圖7所示。

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圖8:熔結(jié)線分布

5.從最終得到的產(chǎn)品熔結(jié)線分布圖(見圖8)上,可以看出熔接線只有一條稍微長(zhǎng),在可接受范圍內(nèi),因此模具設(shè)計(jì)時(shí)必須加強(qiáng)排氣能力,并對(duì)溫度加以控制。推薦閱讀:汽車保險(xiǎn)杠為什么用塑料做?原來是這個(gè)原因

綜上所述,得出如下結(jié)論:料的流動(dòng)效果比較理想,在可控范圍內(nèi);通過采取延遲不同澆口開啟時(shí)間的方法,可控制各澆口注塑熔體前鋒面的溫度、粘度、流動(dòng)速度和此時(shí)的注塑壓力等,對(duì)熔接痕的形成位置實(shí)施動(dòng)態(tài)控制,提高熔體匯合時(shí)的熔合質(zhì)量或使熔接痕處于外觀不明顯位置,達(dá)到提高注保險(xiǎn)杠產(chǎn)品質(zhì)量的目的;產(chǎn)品冷卻相對(duì)均勻。

四、模具設(shè)計(jì)特點(diǎn)及模具結(jié)構(gòu)

1.模具設(shè)計(jì)理念和特點(diǎn)

(1)動(dòng)定模固定板采用鑄造模座,材質(zhì)為QT500,動(dòng)定模為整體,材料為P20,以減少材料節(jié)約成本;

(2)充分考慮冷卻效果,水路盡可能多地布置,且直徑要大;

(3)頂出安全、合理,頂出采用注塑機(jī)頂棍頂出,頂出平衡;

(4)分型面設(shè)置合理,方便加工和配模;

(5)外拉滑塊設(shè)計(jì)時(shí)注意安裝孔位的拔模角要足夠大,避免拉傷;

(6)配模時(shí)注意外拉滑塊和定模板要整體拋光處理,消除A面飛邊及斷差;

(7)產(chǎn)品頂出采用頂塊頂出,防止頂白、頂傷等缺陷;

(8)分析產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu),選擇好分型面,分型面的設(shè)計(jì)要便于加工和研配。

2.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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圖9:模具基本外觀構(gòu)造

(1)模具基本外觀構(gòu)造如圖9所示,模具尺寸為2800 mm×1750 mm×1510mm,質(zhì)量為29t。模具基本外觀構(gòu)造包括:動(dòng)定模座、定位圈、鎖模塊、水路、水路集水塊以及導(dǎo)柱等。

模具基本要求如下:導(dǎo)柱比型面最高點(diǎn)高出30~50mm,在安裝時(shí)起保護(hù)作用;在操作者側(cè)明顯位置要裝有水路銘牌、模具銘牌、動(dòng)作銘牌及熱流道銘牌;模具動(dòng)定模冷卻水采用集水塊一進(jìn)一出,進(jìn)水為公接頭,出水為母接頭,型號(hào)為PT1;保證模具天側(cè)至少4個(gè)吊裝孔。

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圖10:模具定位導(dǎo)向系統(tǒng)

(2)模具定位導(dǎo)向系統(tǒng)如圖10所示,四周有8°錐度配合,起整體模具定位和防漲模作用。定位面全部貼耐磨板,其中有兩塊0°耐磨板作為研配時(shí)基準(zhǔn),導(dǎo)向采用4個(gè)圓導(dǎo)柱導(dǎo)向。回復(fù)“模具”查看更多

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圖11:模具頂塊布置

(3)頂塊布置如圖11所示,定模板、動(dòng)模板間設(shè)置18塊均勻分布的承壓板,材料使用9CrWMn并熱處理;直頂塊布置要均勻,在陡峭曲面做皮紋,防止頂出時(shí)打滑;霧燈安裝螺絲孔采用鑲針,鑲針采用標(biāo)準(zhǔn)頂針改制。

(4)斜頂頂出斜頂桿的角度設(shè)計(jì)為12°,斜頂座采用MISUMI標(biāo)準(zhǔn)件,導(dǎo)向、潤(rùn)滑效果好。斜頂桿直徑常設(shè)置成25mm以上,否則極易折斷;斜頂角度大于斜頂桿角度2°~3°。斜頂復(fù)位時(shí),起保護(hù)斜頂作用,同時(shí)彌補(bǔ)加工角度誤差;斜頂材料常用718H或者2738,原則上不能和模仁同材料;斜頂桿和動(dòng)模板導(dǎo)向采用自潤(rùn)滑式導(dǎo)套的,防止在頂出過程中卡死現(xiàn)象。

(5)支撐柱、行程開關(guān)和復(fù)位設(shè)置支撐柱盡量在模具中心附加和碰穿孔周邊,數(shù)量盡可能多、直徑做大;滑塊全部安裝行程開關(guān),采用進(jìn)退雙保險(xiǎn);復(fù)位采用氮?dú)鈴椈珊?個(gè)復(fù)位桿復(fù)位。推薦閱讀:巴斯夫?yàn)閷汃Ri3電動(dòng)車提供了哪些塑料?

五、模具工作過程

模具開啟時(shí),動(dòng)、定模分開,澆注系統(tǒng)凝料由拉料桿拉住,與塑件一起隨動(dòng)模移動(dòng),開模一段距離后,動(dòng)模停止運(yùn)動(dòng),注塑機(jī)頂桿推動(dòng)推板,推板帶動(dòng)斜頂,推桿推出塑件,合模時(shí)推出機(jī)構(gòu)在氮?dú)鈴椈珊蛷?fù)位桿強(qiáng)制復(fù)位作用下復(fù)位。

模具設(shè)計(jì)、制造中的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于:

1.保險(xiǎn)杠模具屬于大型模具,制作周期基本為3個(gè)月,須提前完成模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具動(dòng)定模、板類材料的訂購(gòu)工作。這給設(shè)計(jì)定購(gòu)帶來壓力,必須有豐富的經(jīng)驗(yàn)累積,將采購(gòu)工作提前;

2.由于保險(xiǎn)杠屬于外觀件,所以對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求很嚴(yán)格,對(duì)加工精度提出了很高的要求;

3.熔結(jié)線的消除。模具試作后,發(fā)現(xiàn)熔結(jié)線明顯,通過改善澆口位置、加強(qiáng)排氣及調(diào)整注塑工藝等措施予以解決;

4.兩側(cè)外來滑塊處表面飛邊和斷差不好保證,產(chǎn)品安裝孔拉傷不好解決;

5.動(dòng)模板斜頂孔深孔加工偏差較大,加工工藝有帶改善,以保證裝配同心度;

6.模具較重,搬運(yùn)、周轉(zhuǎn)不便。推薦閱讀:國(guó)內(nèi)某知名企業(yè):汽車用工程塑料實(shí)例分享(收藏)

六、結(jié)語

汽車的更新?lián)Q代越來越快,對(duì)汽車生產(chǎn)商來說時(shí)間就是金錢,所以也要求模具制造周期和單件生產(chǎn)周期越來越短。無論是在技術(shù)水平還是產(chǎn)品質(zhì)量方面對(duì)模具制造都提出了越來越高的要求,這也給模具工業(yè)帶來了很大的挑戰(zhàn)。我們通過不斷努力在保險(xiǎn)杠模具制造方面取得了較大的成績(jī),希望與同行分享。

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