基于Moldflow的含玻纤塑料零部件翘曲变形优化.pdf
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1、创新改革/Innovationreform86-AutoelectricpartsNo.09,2023基于Moldflow的含玻纤塑料零部件翘曲变形优化温英兰,王刚,应佳豪,严胜义,胡光良,林颖(浙江长江汽车电子有限公司,浙江温州32 50 2 5)【摘要】翘曲变形是注塑成型工艺中常见的缺陷之一,含玻纤增强的塑料件变形尤其难以控制。基于Moldflow软件,以含玻纤增强的汽车内饰塑料件为研究对象,分析其变形的根本原因,从结构、工艺角度改善,并在Mold-flow中进行优化模拟,最终在实际注塑时验证有效性,变形情况得到明显改善,能满足使用要求。【关键词】注塑成型;Moldflow;玻纤;翘曲变形
2、;各向异性中图分类号:U463.6Optimization of Warping Deformation of Glass-fiber Reinforced Plastic Parts Based on MoldflowWEN Yinglan,WANG Gang,YING Jiahao,YAN Shengyi,HU Guangliang,LIN Ying(Zhejiang Changjiang Automobile Electronic Co.,Ltd.,Wenzhou 325025,China)Abstract Warping deformation is one of the common
3、 defects in injection molding process,and the deformationof glass-fiber reinforced plastic parts is particularly difficult to control.Based on Moldflow software,taking the glass-fiber reinforced plastic part as the research object,the root cause of deformation was analyzed,and the structure andproce
4、ss were improved,and the optimization simulation was carried out in Moldflow.Finally,the effectiveness wasverified in the actual injection molding,and the deformation was significantly improved to meet the requirements of use.Key words injection molding;Moldflow;glass-fiber;warping deformation;aniso
5、tropy作者简介温英兰(19 9 4一),女,助理工程师,主要研究方向为模流分析。翘曲变形是指塑料件的成型偏离了模具型腔的形状,是实际注塑过程中最常见的缺陷叫,特别在含玻纤增强的塑料精密零部件装配中,如果翘曲变形量太大会导致尺寸超差、装配卡滞,以及装配后内应力大,甚至使用过程中应力集中处易损坏导致零部件失效,因此翘曲变形优化研究一直是注塑业的热门课题。本文基于Moldflow软件,深度解析(含玻纤增强)零部件的翘曲变形关键因素,并从结构、工艺角度优化翘曲变形量,以保证满足使用要求。1翘曲变形机理假设一个零部件在所有方向和所有位置都能均匀收缩,则零部件只会变得越来越小,不会发生翘曲。而所谓的翘
6、曲是指不均匀收缩产生的应力超过零部件刚度或屈服强度后引起的变形,其中收缩不均表现为以下3点:不同区域间的收缩不均匀;厚度方向上的收缩不均匀;分子取向平行方向与垂直方向上的收缩不均。当考虑如何引发翘曲时,Moldflow将整体翘曲分为如下4个变量4:冷却不均;收缩不均;取向效应;角效应。2含玻纤塑料零部件的变形机理纤维或塑料分子的取向排列会导致平行和垂直于材料取向方向上出现收缩率差异,这与流动方向大致相同。通收稿日期:2 0 2 3-0 3-30文献标志码:A文章编号:10 0 3-8 6 39(2 0 2 3)0 9-0 0 8 6-0 2优化零部件变形以满足使用要求。3.2分析前处理要获得准
7、确的填充、保压、冷却和翘曲结果,好的有限常情况下,无填充物的材料平行于流动方向上的收缩率更大,而含玻纤增强的材料流动方向上的收缩率往往会受阻,因此垂直于流动方向上的收缩率会更大回,如图1、图2 所示。含玻纤材料和一般材料相比,由玻纤取向引起的变形往往占主要因素,而常规材料的分子取向引起的变形一般比较小。由于玻纤对收缩率的影响较为复杂,所以收缩行为可能会随零部件结构、浇口位置、工艺设置、玻纤含量和取向的变化而发生变化。采用Moldflow可准确预测零部件的翘曲变形量,通过分离和研究引起翘曲变形的原因,提出对应的改善方案。3含玻纤塑料零部件的翘曲变形优化案例3.1问题描述该零部件为某汽车空调面板总
8、成的底座,产品最大外形尺寸为310 x4756mm,产品平均肉厚2 mm,材料为PP-GF30,因零部件Z向(开模方向)翘曲变形量达2.7 2 mm,如图3所示,变形较大不满足使用要求,需通过Moldflow分析平行于流动方向2.16%图1无填充物的材料平行于流动方向0.17%垂直于流动方向0.96%图2 玻纤增强的材料垂直于流动方向1.27%87Innovationreform/创新改革汽车电器2 0 2 3年第9 期3.4优化改善2.72mm图3零部件实物变形图元模型和网格品质至关重要。目前Moldflow的网格类型有3种,分别为中性面网格、双层面网格和3D网格3。根据模型的特点,为简化模
9、型和减小计算量,在导人时采用双层面网格。另外,为了提高分析准确性,对网格纵横比、交叉点及自由边等问题进行优化,以确保网格没有缺陷。通过对网格优化,有限元分析网格模型及网格信息统计如图4所示。tet nelued)36.58151tetallsttecipracal perceetag图4有限元分析网格模型及网格信息统计3.3优化前分析由零部件翘曲变形结果(图5)可得零部件Z向变形2.73mm,与实际变形2.7 2 mm相当接近,不满足结构使用和要求。由零部件变形原因分离结果(图6)可得出收缩不均、取向不均是零部件变形的主要原因。后续,我们将从这两个角度进行优化。1.6580.95020.242
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