车灯面罩注塑模设计与分析

周建国

广州广日电气设备有限公司 广东 广州 510000

Moldflow 是一款将塑胶零件注塑成型的仿真分析软件,能够帮助验证和优化塑胶零件、注塑模具和注塑成型流程。本文利用Moldflow 的仿真分析功能,从工艺角度分析车灯面罩,对网格状态进行检测和处理,选用相应成型材料,设置相应工艺参数,寻找最优的浇口位置。再利用NX moldwizard模块具有注塑模的功能,对车灯面罩进行注塑模具设计。整个开模过程中,设计和分析统筹兼顾,以便达到最优的建模方案,确保制作出合格的模具和产品。

一、产品特性

车灯面罩是汽车大灯的面门,主要承担着保护大灯内部零部件的作用。本身要求透光性极好,材质耐候性要求很高,能够经受每天的日晒雨淋而不轻易老化。因此塑件材料一般选用德国Bayer的PC AL2647,产品表面需要硬化涂层和防雾漆处理。从如图A 的情况来看,车灯面罩形状具有复杂多变的特点;面罩装配位需要与灯壳完美配合;整灯打胶处理后,气密性要求达到7级以上,因此需要严格控制产品的变形量。产品要求极高导致设计车灯面罩模具结构具有一定的难度,也难于控制好车灯面罩的模具尺寸。

图A

二、处理网格的方法

从CAE的角度分析塑件时,首先分析网格的质量,验证其准确性,车灯面罩模具设计的重点工作是保证网格划分和网格修复的质量。

(一)网格划分概述

开展网格划分工作首先要处理好三维模型转化的问题,先将其转换成Stp格式,然后利用Moldflow 软件对其进行认证处理,一般实现网格划分的方法是利用三角形单元处理,网格数目根据模型尺寸的变化而变化,从几千到几十万数目跨度极大,并且网格密度和复杂程度也随之增加,它们之间是存在正相关关系。

(二)优化处理网格

处理好车灯面罩模具网格划分后,下一步工作就是统计车灯面罩的网格信息,经过统计网格信息数据,网格修复的问题主要集中在纵横比的处理上,其它方面的性能表现没有出现问题,如配向、双层面、厚度、自由边和重叠单元的性能都表现良好,因此,对于网格优化工作,只要集中力量修复好纵横比就可以了。经过有效的修复,其效果图如图B。

图B

三、关于注塑模设计的概述

(一)车灯面罩注塑模设计的分型面

分类面不但关系到车灯面罩模具的制造和使用,还直接关系到塑件的精度、形状以及外观。故在进行车灯面罩注塑模设计时,一定要处理好模具的分型面。对于分型面的处理工作在符合以下几个方面的标准：第一,控制好塑件尺寸精度。第二,将分型面存在的投影面积控制在一个合理范围内。第三,科学处理好浇注系统,尤其是浇注位置的处理工作。第四,如果分型面是曲面的话,要保证模具锁符合相关标准。第五,合理安排好模具结构,保证结构简单,操作方便易,制造难度低[1]。

由于有多种卡扣存在车灯面罩的侧向位置,要确保侧向成型,必须充分利用侧向成型块的作用,保证侧向卡扣能够顺利脱模。根据面罩实际情况处理分型面时,如果是选择NX Mold Wizard模块,那么第一步必须设计好侧面分型,保证侧面抽芯能顺利进行,同时充分发挥分型功能识别的作用,保证分型边缘符合塑件要求,而且还要控制好轮廓线,确保出现最大程度的轮廓线。并且还要采用条带曲面的方法,保证延伸距离科学合理。创建分型面的效果图如图C：

(二)成型零件的处理

成型零件是指与塑件直接接触、成型塑件内表面和外表面的模具部分。它由几大部分所构成,分别是凹模,凸模、镶块和嵌件这四大部分。要保证成型零件的质量,必须确保塑件的几何边界符合标准,控制好包容塑件的质量,安排好塑件结构布局,确保塑件成型尺寸标准[2]。

车灯面罩由于其复杂的特性,产品存在内斜向倒扣面,模具需要设计极其复杂的三级传动内抽芯结构,来保证产品特征成型和顺利脱模。内抽结构对模具精度要求极高,并且在产品A 级面会留下无法避免的镶拼线,此镶拼线需要在产品打合前期得到客户的认可。图D 是型芯和型腔的效果图;图E 为内抽芯机构的效果图。

图C 分型面效果图

图D ：型芯和型腔的效果图

图E 内抽芯机构的效果图

(三)浇注系统的处理

熔融塑料经过压力处理,会生成模具型腔通道,即经过注塑机喷嘴的作用,熔融塑料从模具型腔中流动,其所经过的通道。浇注系统由几大部分所组成,分别为分流道、冷料、浇口和主流道。熔体在模具内部流动,其所流经的方向、压力传递和排气溢流都受到浇注系统的直接影响[3]。图F 是利用Moldflow 分析出来的最优浇口位置。

图F 最优浇口位置

从以上的分析可知,浇注系统采用主热流道转分流道的进浇形式,分流道断面形状应选择梯形,浇口类型为潜伏式浇口。方便打开型腔后,实现主流道顺利脱出,将分流道留在动模。潜伏式浇口能够实现顶出机构运行时,面罩和分流道浇口自动脱离,减少人工剪浇口的工序。图E为浇注系统效果图。

图E 浇注系统效果图

(四)车灯面罩模架处理

通过模架作用,保证型芯和型腔的位置精度,实现产品顶出和分离。从成本角度上考虑,最好选用HASOC 标准模架。它能够实现动模板和定模板开框,针对模具型腔的特点,利用动模镶件、型芯和定模型腔镶件这些零件。合理安排模具的各种结构,保证相关零件的尺寸间隙符合标准要求。

(五)冷却系统处理

整个模具设计,冷却系统是极为重要的环节,冷却系统处理不当,会造成收缩失衡,从而致使塑件变形弯曲。车灯面罩特别容易出现这种状况,一旦处理不当,它会严重变形。在设计冷却系统时,要注意以下三个方面的问题：第一,控制好冷却回路的通道结构和孔径尺寸,保证易加工、易清洁。第二,控制好冷却回路进出口水的温差,避免温差过大导致冷却不均匀。第三,设置好冷却回路数量,保证有足够多的回路数量来调节产品的变形。

四、装配模具的处理

利用NX 软件设计出装配图,确保各个零件顺利链接,由于零件与模型之间存在相关关系,因此在装配模型时,要保证好零件与其匹配,保证其储存空间符合设计要求。如果存在匹配问题,要对零件设计进行修改,保证装配模型中的零件能自行更新,也可根据装配环境,直接对零件设计进行修改,确保模具装配合理科学。

五、结语

Moldflow 软件具有强大的分析功能,而NX 软件又具备良好的设计能力,将两者统一结合起来,先用Moldflow 软件对车灯面罩进行数据分析,根据分析的结果,为车灯面罩注塑模的设计提供数据支持和指明设计方向,降低设计困难度,保证设计的精准性,将设计周期尽可能缩短,保证设计质量和效率。