基于Moldflow的商用车高架箱上本体困气的优化

摘要：高架箱上本体作为商用车驾驶室内的储物总成的重要零件，其外观和力学性能直接决定着高架箱储物总成的使用寿命，在注塑阶段直接生产合格无缺陷的零件，将极大地延长高架箱总成的使用寿命。结合试模，通过Moldflow仿真模具热流道系统的顺序阀参数，改变高架箱上本体注塑模具热流道系统顺序阀的开启时刻，来改善高架箱上本体的困气缺陷，提升产品的注塑品质，延长其总成使用寿命。

关键词：高架箱上本体；Moldflow；填充分析；困气优化

1引言

案例产品来自某型号商用车高架箱总成，产品仿真模型和胶口位置分布（如图），该产品尺寸为2140"657"262（nlm），结构上看左右对称，上下差异较大，该产品属于大件，试模封样时，每一件产品的报废都将引起材料的巨大浪费。产品现场试模使用热流道顺序阀启闭参数如表1。

高架箱上本体模具回厂，试模验证封样过程中，产品出现了以下外观缺陷，从产品缺陷的外观看，产品表面隆起了一个圆圆的鼓包。为了判断该鼓包到底是什么原因造成的，我们将此缺陷区域从产品上用刀子裁出并剖开，得到的产品结果（如图2和图3），由此得知产品注塑时，模具腔体内部的空气无法顺利排除，从而造成了产品的困气。

2高架箱上本体困气的原因分析

在看到该产品缺陷后，我们组织技术人员对该产品的困气原因进行分析，经过一番讨论我们得出以下原因：a、产品注塑时排气不良，导致气体被包裹，当开模的时候，撤掉了注塑压力和保压压力，气体膨胀使得产品表面膨胀，形成凸起；b、模具上排气孔的位置分布不合理；c、模具设计缺陷，浇口位置不佳，浇口太细、多浇口排布不对称，模具冷却系统不合理；d、此处产品的厚度变化较大，厚壁产品表面冷却较快，中心冷却较慢，导致不均匀的体积收缩，进而在产品的厚壁处形成空洞；e、产品填充注塑顺序阀的控制时间有偏差，造成料流前锋的汇合位置与实际不符；f、注射速度过快，熔体受剪切作用分解；g、塑化过程过快，注射压力过小；h、产品截面壁厚差异大，壁薄处熔体迟滞流动，壁厚处熔体对型腔内气体进行包夹形成气穴。其中a属于材料因素，b-d属于模具方面的因素，e-g属于产品注塑工艺方面的因素，h属于产品自身在原始设计时的先天缺陷，分析完以上可能导致产品出现困气缺陷的原因，我们可以就以上的因素给出先后顺序的解决思路。

因为产品的数据冻结后，是不能再修改的，而材料也为主机厂自己制定的材料牌号，从这些角度考虑是无法优化的，而修改模具成本高，有时间延误，所以用仿真得到合适的顺序阀启闭时刻数据去指导生产进行试模，图2高架箱上本体鼓包缺陷改变产品填充顺序成为了最佳的选择。

通过Moldflow仿真分析原始注塑参数方案，找出注塑工艺的优化参数，找出合适的顺序阀启闭时刻，改变产品的填充顺序，将模具内的空气驱赶到模具特定的排气孔和排气槽处。该方法简单易行，只需要调整注塑模具热流道顺序阀启闭时刻参数即可，优化方案成本低，是首选的方案。综合以上方案的分析和选择，决定通过Moldflow仿真，优化高架箱上本体注塑模具热流道顺序阀的启闭时刻。针对本产品缺陷我们猜测可能是顺序阀的填充时间出现了问题，下面就使用Moldflow，结合高架箱上本体模具回厂试模的实际情况，通过仿真分析找出高架箱上本体困气的真正原因。

3高架箱上本体困气的仿真模拟

针对高架箱上本体困气的分析，该气泡位于产品的④号点和⑩号点的中间，产品背部有一个卡扣座，10根筋条结构，该部位的产品截面呈槽型钢的形状，且产品因为设计形状产生了造型的突变，背部结构如图4所示。

我们来分析该区域出现困气缺陷可能原因：1、因为该部位有卡扣座，④号点的顺序阀浇口在打开之后一直向前流动，经过卡扣座时，料流前锋一分为二，在卡扣座的前方位置重新汇合，加上产品的槽形状，是否会导致重新汇合的料流前锋汇合困气。分析：如果是该种原因导致的困气，在产品的其它位置也会因为该原因而造成困气，排查产品别的卡扣座附近，并没有困气，与产品对称分布的③号点和⑨号点的中间区域也没有困气，由此排除该因素。2、⑩号点的顺序阀封胶不严密，造成漏胶，从而导致⑩号点的顺序阀的打开启闭时刻失效，也就是说⑩号点的浇口变成了常开浇口，从而造成④号点和⑩号点的料流前锋困气。分析，因推断的原因需要仿真分uw8cN+kzgpXNPE6qXbY19D2irJzWWKO+qDSW71c0uFA=析，我们利用Moldflow进行分析，分析方案为：④号点和⑩号点同时打开，观察两个阀浇口料流前锋的汇合情况。

从图5中可以看到，0.88s时，⑩号点的浇口已经打开一段时间，材料的熔体以④号点和⑩号点的浇口为圆心，呈輻射状向周围区域填充，此时熔体的填充没有任何阻滞，正常流动状态，没有出现任何异常状况。

从图6中可以看到，2.72s时，④号点和⑩号点的料流前沿已经汇合，并且呈现一定的角度，从图中看，此时汇合角大约在60。左右，并且继续填充汇合，角度继续变大，此时刻的填充没有任何阻滞，正常流动状态，没有出现任何异常状况。

从图7中可以看到，2.74s时，④号点和⑩号点的料流前沿继续汇合，此时④号点和⑩号点的流动前沿开始呈现钝角角度，从图中看，此时汇合角大约在145。左右，并且继续填充汇合，角度继续变大，此时刻的填充没有任何阻滞，正常流动状态，但是料流前锋的位置开始出现两股速度加快的小尖脉冲前沿，熔体开始出现汇合困气的征兆。

从图8中可以看到，2.76s时，④号点和⑩号点的料流前沿继续汇合，此时④号点和⑩号点的流动前沿基本开始呈现平角角度，开始汇合成一股料流，从图中看，此时汇合角大约在170。左右，于2.74s时出现的两个小脉冲料流前锋迅速融合，熔体出现明显的困气缺陷，该缺陷位置与实际产品的困气位置属于同一个填充区域。因此可以判定该困气原因为④号点和⑩号点的料流前锋汇合不当，造成产品的质量缺陷，困气原因应该为⑩号点的顺序阀打开时刻不当。

4高架箱上本体困气的解决方案

通过以上仿真分析，我们认定了高架箱上本体困气缺陷是由于④号点和⑩号点的流动前沿汇合不当造成的，按照原定方案，产品的填充顺序为④号点填充到⑩号点的浇口附近，⑩号点才会打开，⑩号点出现提前打开的现象应为该点的顺序阀打开时刻不当，在明确了产品困气原因，根据仿真结果，在原来十号点打开时间4.6s的基础上推迟0.3s，即将原来⑩号点的工艺参数调整为4.9s。

在⑩号点顺序阀打开时间调整为4.9s后，再次进行试模，④号点和⑩号点之间的气泡消失，试模产品的结果能够达到质量部门封样的要求，实物如图9。

5结语

通过Moldflow仿真分析了高架箱上本体的填充流动过程，利用Moldflow的填充功能模块可以快速查找缺陷原因，并在仿真分析的基础之上快速完成产品的试模封样工作，减少了试模成本。