基于Moldflow的汽车座椅护板模具优化设计

0 引 言

座椅护板是座椅主要部件之一，其外观和尺寸对座椅的质量有着重要影响。座椅护板一般采用注射成型，注射成型时产生的缺陷与模具结构设计密切相关。通过Moldflow模流分析软件对潜在缺陷进行分析和优化，依据优化结果进行模具设计，以达到规避缺陷、缩短开发流程的目的。

1 座椅护板材料性能与结构分析

1.1 材料性能

座椅护板材料为PP/PE-TD20，熔体流动速率为2 g/min，密度为1.05 g/cm

，拉伸屈服强度为19 MPa，弯曲模量为1 500 MPa，熔化温度为165℃。PP材料具有流动速率大、易成型的特点

，但其收缩率较大，易产生缩孔、凹痕及变形。PP热容量大，在注射过程中若模具温度过高容易使成型塑件翘曲变形；温度过低易使其光泽不均或出现熔接痕等缺陷。塑件成型推荐的工艺参数如下：注射温度180～230 ℃，注射压力50～80 MPa，模具温度20～60 ℃。

1.2 座椅护板结构分析

护板为壳体，外形尺寸为586 mm×160 mm×114 mm，主壁厚2.5 mm。选择全局网格边长为10 mm的三角形为基础单元，对塑件数据模型进行双层面网格划分，然后生成3D实体网格，如图1所示。生成的3D实体网格要求纵横比合适，不允许有倒置四面体（相邻四面体重叠现象）、折叠面极端面间角、厚度方向细化不够或存在内部长边等

。网格数量为53 689个，最大纵横比14.75，平均纵横比1.85，最小纵横比1.15，匹配百分比为90.4%，符合大于90%的分析要求

。

苗床覆盖防虫网，阻断灰飞虱进入秧田，控制水稻条纹叶枯病效果十分明显。旱育秧苗床揭膜后覆盖防虫网(无纺布)，将灰飞虱杜绝在秧床之外，不能进入秧床危害、传毒。2005年调查，感病品种武育粳3号，条纹叶枯病第一显症高峰期的病株率为0.33%-0.57%，防病效果达97.35%-98.46%。

2 模流分析

2.1 浇口位置和数量确定

考虑塑件大小、材料属性，结合注射成型参数，对比分析得出适合座椅护板注射成型的最佳浇口方案

。方案1设计为单点进料，将浇口设计在侧面；方案2设计为双浇口进料，为避免两股料流汇集在成型塑件表面产生熔接痕，浇口2延迟2.6 s开启。2种方案均为矩形浇口，浇口尺寸为20 mm×1.2 mm，对应的浇口位置如图2所示。

运用Moldflow对2种浇口方案进行模拟分析，得出填充时间、填充压力、流动前沿温度、熔接痕大小，如表1所示。

2.1.1 填充时间和填充压力对比

填充时间是指熔融塑料充满整个型腔的时间，填充时间可用于查看整个型腔填充情况，有无发生填充不足、迟滞现象

。速度/压力切换主要是填充过程的最后阶段（1%～10%），Moldflow分析软件在速度与压力切换时，压力由最高的填充压力变成保压压力（一般默认为填充压力最高值的80%），通过保压完成型腔最后的填充

。

2.1.2 流动前沿温度

通过以上实验结果，可推断手工自制柠檬果醋的成品时间为3个月前后，此时的产品气、味达到一个高值，且色泽、澄清度等属性也较好，最容易被顾客接受。这表明电子舌、电子鼻能够不同成熟度柠檬果醋的风味物质是否存在差异，本实验结果可以为评价柠檬果醋的品质提供依据，有利于推进果醋产业进程。

通过填充分析得知：方案1的填充时间为2.286 s，最大填充压力30.98 MPa；方案2的填充时间为3.289 s，最大填充压力25.72 MPa，均满足成型要求，填充压力如图3所示。

2.1.3 熔接痕

熔体流动前沿温度是塑料熔体填充一个节点时的中间流动温度，代表截面中心的温度，若温差大，温度分布不均，会导致成型塑件表面光泽不均。经分析方案1流动前沿温度为210.3～220.3℃，温差为10℃；方案2流动前沿温度为205～220.4℃，温差为15.4℃，如图4所示。2种方案流动前沿温度都在推荐的成型范围180～230℃

，前沿温度较低位置均在背面，不影响成型塑件表面质量。方案1的温差更小，有利于保证成型塑件表面质量的一致性。

以100客位的 Arsterwasser号的功率需求为参考进行计算，该船舶1 h的功率需求如图1所示[5]。

熔接痕由两股熔体料流前沿汇集形成，料流交汇处越多，熔接痕也越多

。熔接痕质量与两股料流汇合角度和前沿温度有关。一般而言，两股料流汇合角度大于135°时形成熔接线，小于135°时形成熔接痕，汇合角越大，熔接缝越好；料流相遇时的温度越高，熔接痕质量越好

。

从护板结构分析，塑件表面存在2处不规则方孔，在方孔四周难以避免熔接痕。运用Moldflow软件对熔接痕进行分析，方案1的2条熔接痕长度分别为8.49、15.77 mm，方案2的2条熔接痕长度分别为9.63、20.93 mm，如图5所示，方案1的熔接痕长度比方案2更短。

从两股料流的汇合角度分析，方案1和方案2的两股料流最小汇合角均出现在护板不规则方孔边缘位置，此位置在塑件结构上无尖角，也无受力点，熔接痕对塑件强度影响不大。方案1的最小汇合角为33.5°，方案2的最小汇合角度为25.91°，如图6所示。方案1的最小汇合角度更大，有利于提高熔接痕质量。

从料流前沿温度分析，方案1中2条熔接痕位置的温度分别为220.2、220.1℃；方案2中2条熔接痕位置的温度分别为213.2、216.6℃，如图7所示。方案1与方案2相比，熔接痕位置处的流动前沿温度下降更小、更稳定，有利于提高熔接痕质量。

保证农产品质量安全是农产品质量安全预警的主要目的。农产品检测预警法的主要检测对象是农产品，预警指标为生物性危害物和化学性危害物等，通过标准数据库，针对每个目标界定不同的预警指标，并以此为中心建构不同目标的农产品质量安全预警表，基于此来开展农产品预警分析。

一只大象朝着四人走来，大象一点儿也不怕人，它身后还跟着几只小象。大象一家走到河边饮水，河边有个古老的石牌，上面写着—泿水。

此外，我们也非常看好MDI市场。统计数据表明，未来三年全球MDI需求增速将在5%，中国MDI的需求增速将维持在5%～7%。同时，在中国环保政策下，亨斯迈将不只追求MDI业务在中国的利润，更致力于在中国生产和推广环保型聚氨酯产品和解决方案。

根据塑件成型推荐的工艺参数，在Moldflow软件中设定的工艺条件为：熔体温度220℃，注射时间2 s，保压时间12 s，模具表面温度25℃，冷却时间25 s。

通过对比成型参数，方案1的填充时间比方案2短1 s；方案1的流动前沿温差比方案2低5.4℃；方案1的熔接痕长度比方案2短1.1～5.2 mm、最小汇合角度比方案2大7.6°、流动前沿温度比方案2高4～7℃，方案1形成的熔接痕质量更好；此外，单浇口结构更经济。因此方案1单浇口设计更合理。

2.1.4 结果对比分析

2.2 气 穴

这里将工序也分为质检类和非质检类，分别用QualityProcedure和UnQualityProcedure表示为

2.3 冷却水路布局

2.3.1 冷却水路设计

气穴是塑件成型过程中常见缺陷之一，不仅影响外观，还会影响塑件性能，可以通过改善排气系统解决这种缺陷

。方案1和方案2成型的塑件背部加强筋区域存在气穴，各个气穴附近存在排气不畅现象，如图8所示。排气不畅会导致成型过程中背部加强筋缺料，影响塑件强度。加强筋搭接在骨架上起固定和支撑作用，如果加强筋强度不足会影响护板力学性能，并导致护板在座椅骨架上受到按压时产生异响。因此，需在气穴产生的位置设计活动镶件以快速排出空气，减轻填充阻力，同时镶件周边需设计0.01～0.02 mm的排气槽，使气体更容易排出，如图9所示。

注射成型过程中，模具型腔表面温度影响塑件的力学性能和外观。如果塑件表面温差过大，冷却时会产生较大的内应力而导致翘曲变形。合理的水路布局可以使模具温度更均匀稳定，冷却水路的布局取决于塑件的形状和壁厚，水路数量应尽可能多且均匀排列在成型塑件周围

。

座椅护板模具共12组水路，其中动模水路7组，定模水路5组，每组水路直径为

12 mm，均沿成型塑件表面形状布置，水路间距50 mm，水路距离塑件表面30 mm，设计布局如图10所示。

2.3.2 冷却水路优化效果

冷却水路优化设计后，Moldflow模拟分析结果如图11所示，冷却时间为30.32 s，符合要求，保证了塑件的成型周期。塑件在模具中冷却后去除浇口凝料，塑件表面温度均在60℃以下，保证了塑件脱模时的尺寸稳定性。

3 注射成型试验验证

根据Moldflow的分析结果，对比成型参数确定浇口方案，根据背部气穴分布设计了镶件和排气槽，并对冷却系统进行了优化设计，优化后的模具结构如图12所示。

模具整体外形尺寸为1 430 mm×860 mm×980 mm，总体结构为二板模结构形式，1模1腔布局。为了减少温度损失，保证温度均衡，在定模侧增加了隔热板，模具实物结构如图13所示。

在实际生产过程中，使用原材料为PP/PETD20，牌号为C322T-FNS，注塑机型号为MA6000II/2950，该注塑机螺杆直径为

70 mm，合模力为6 000 kN，所得实际塑件如图14所示。对塑件进行三坐标测量，测量结果如图15所示。对比数模最大偏差0.326 mm，符合变形量±0.5 mm的要求。

用光泽仪和色差仪对实际生产的塑件进行检测，测量位置如图16所示，测量结果如表2所示，通过测量结果可知，塑件的光泽满足2.0±0.2的标准要求 ，颜色满足|dL|＜0.35、|da|＜0.25、|db|＜0.25 标准要求。

上个周末，他们约好了要去4S店给车做保养。起床后，是小宁先去洗漱的。不一会儿，小宁从洗手间出来了，田朵再进去时，发现小宁弄得满地都是水，而且又是从中间挤的牙膏。

4 结束语

基于Moldflow对座椅护板进行分析，对比不同的浇口方案，确定了浇口数量和位置；在塑件背部加强筋位置增加了排气镶件和排气槽，解决了塑件背部气穴问题；水路设计时考虑了模具零件温度的均匀性，解决了塑件翘曲变形的问题。经过实际生产验证，模具结构设计合理，塑件的尺寸和外观符合质量要求。

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