基于Moldflow的带金属嵌件汽车安全带卡扣浇口优化设计

进行双层面网格划分ꎬ 修复不合格网格ꎬ 修复工作完
径小、 易加工、 浇口位置不受限制、 浇口附近残留应
成后ꎬ 对塑料部分进行 ３Ｄ 网格划分ꎬ 厚度方向最小
力小、 在塑件上浇口残留不明显等优点ꎬ 在生产当中
单元数为 ６ꎬ 最大边长为 １ ２１２ ｍｍꎬ 塑料部分最大
纵横比为 ２６ １７ꎬ 最小纵横比为 １ ０４ꎬ 平均纵横比为
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得到分析结果ꎬ 对四种方案各个结果进行对比ꎮ
３ 方案对比及分析
３ １ 充填时间
填充时间是指熔融的塑胶充满整个型腔的时间ꎮ
充填时间可以用于查看整个塑件充填情况、 充填时间
及查看塑件有无发生短射、 迟滞现象ꎮ 充填时间短可
以提高熔体流动速率、 改善力在型腔内的传递ꎬ 得到
ｄ－方案 ４
高精度的制品并缩短成型时间ꎮ 平衡的充填表现为流
质量ꎬ 还可以减少网格数量ꎬ 缩短分析时长ꎬ 使分析
结果更 加 准 确
[１]
ꎮ 采 用 ３Ｄ 网 格 模 型ꎬ 利 用 Ｍｏｌｄ￣
图 ３ 最佳浇口位置
２ ２ 浇口设置方案
综合考虑最佳浇口位置、 模具结构、 产品外观等
ｆｌｏｗ２０１５ 中的网格自动划分功能ꎬ 首先对塑料部分
因素ꎬ 现提出四种浇口设置方案ꎮ 由于点浇口拥有直
压力、 保压时间等ꎮ 工艺设置采用系统默认参数ꎬ 其
中熔体温度为 ２３０ ℃ ꎬ 开模时间为 ５ ｓꎬ 注射、 保压、
冷却时间为 ３０ ｓꎬ 填充控制、 速度 / 压力切换为自动ꎬ
ｃ－方案 ３
保压控制为 “ ％ 填充压力与时间” ꎬ 保压压力为填充
压力的 ８０％ ꎬ 保 压 时 间 为 １０ ｓ [３] ꎮ 执 行 分 析 命 令ꎬ
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表 １ 推荐工艺参数
熔体温度
模具温度
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最大剪切速率
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/ ＭＰａ
２００ ~ ２８０
２０ ~ ８０
９３
２４ ０００
０ ２６
１ ２ 网格划分
在划分网格之前ꎬ 首先对导入 Ｍｏｌｄｆｌｏｗ２０１５ 的
几何模型进行前处理ꎬ 去除较小圆角、 倒角等细微特
征ꎬ 这样不仅可以减轻网格修复的工作量ꎬ 提高网格
生产需求ꎮ
ｂ－方案 ２
ａ－方案 １
ｃ－方案 ３
ｂ－方案 ２
ｄ－方案 ４
图 ６ 流动前沿温度
３ ３ 熔接痕
在注塑成型过程当中ꎬ 熔融的塑料在模具内流
动ꎬ 由于型腔内部结构的阻碍ꎬ 熔融的塑料会分成若
ｃ－方案 ３
第 ４９ 卷 Ｓ１ 期
王金荣ꎬ 等: 基于 Ｍｏｌｄｆｌｏｗ 的带金属嵌件汽车安全带卡扣浇口优化设计
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２０２１ 年
塑 料 工 业
℃ 以下ꎬ 方案 ２ 降幅为 ４ ５ ℃ ꎬ 降幅最小ꎬ 熔体成型
干股料流ꎬ 料流汇集处难完全熔为一体进而形成熔接
效果一般ꎮ
产生开裂ꎬ 影响制品强度ꎮ 研究表明: 相同工艺条件
效果最佳ꎮ 方案 ３ 降幅为 ７ １ ℃ ꎬ 降幅最大熔体成型
线ꎮ 熔接线的出现会影响制品外观ꎬ 熔接线部位容易
３ ｍｍꎬ 四种方案中由于浇口数目及位置的不同所以
为 ０ ８５２ ｍｍꎬ 四面体个数为 ２７８ ７７２ꎬ 最大纵横比
分流道长度存在差异ꎻ 采用一腔两模形式ꎬ 提高生产
２４ ４０ꎬ 最小纵横比 １ ０５ꎬ 平均纵横比 ２ ６７ꎮ 划分完
效率ꎮ
径 ４ ｍｍꎬ 长度为 ６０ ｍｍꎻ 分流道设为圆形ꎬ 直径为
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之下ꎬ 熔接线部位的强度只有原材料强度的 １０％ ~
９２％ ꎬ 故而当熔接线出现且对制品的影响程度超出允
许范围内时ꎬ 需要对注塑机、 模具、 成型工艺等进行
优化 [４－６] ꎮ 熔接线图常与流动前沿温度图结合使用ꎬ
熔接线形成时若熔体温度较高ꎬ 则熔接线的质量较
好 [７－８] ꎮ 四种方案的熔接如图 ７ 所示ꎬ 可以看出方案
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图 ５ 充填时间
动路径由浅到深ꎮ 不同浇口方案下的充填结果如图 ５
所示ꎮ
３ ２ 流动前沿温度
由图 ５ 可以看出充填时间在 １ １８０ ~ １ ５０２ ｓ 之
流动前沿温度是塑料熔体充填一个节点时的中间
间ꎬ 其中方案 ２ 的充填时间为 １ １８０ ｓꎬ 充填时间最
流温度ꎬ 因为它代表的是截面中心的温度ꎬ ５０２ ｓꎬ 充填时间最长ꎮ
化不能过大ꎮ 温差小ꎬ 说明温度分布比较均匀ꎬ 成型
四种浇口设置方案流动路径均由浅色开始深色结束ꎬ
质量则更佳ꎮ 四种方案的流动前沿温度图如图 ６ 所
表明填充过程较为平衡ꎮ
示ꎬ 可以看出ꎬ 四种方案的流动前沿温度差均在 １０
１０６
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１０４
２０２１ 年
塑 料 工 业
２ １ 浇口位置预分析
制品浇注系统建立过程中ꎬ 浇口位置的设置至关
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１、 ３ 的熔接线数量和长度较多ꎬ 方案 ４ 产生的熔接
ａ－方案 １
线位置在使用过程中受力较大ꎬ 故对塑件的强度要求
较高ꎮ 方案 ２ 产生额的熔接线最少ꎬ 且前沿流动温度
差在允许范围之内ꎬ 熔体流动性较好ꎬ 在制品使用过
程中生成的熔接线位置受力较小ꎬ 从而对制品的强度
要求较低ꎬ 此处出现熔接线对制品构不成缺陷ꎬ 满足
３Ｄ 网格的模型如图 ２ 所示ꎮ
ａ－方案 １
图 ２ 网格模型
２ 模流分析
ｂ－方案 ２
第 ４９ 卷 Ｓ１ 期
王金荣ꎬ 等: 基于 Ｍｏｌｄｆｌｏｗ 的带金属嵌件汽车安全带卡扣浇口优化设计
１０５
ｃ－方案 ３
ａ－方案 １
ｄ－方案 ４
图 ４ 浇注系统
浇口设置的四种方案示意图如图 ４ 所示ꎬ 其中方
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重要ꎬ 其选择的恰当与否直接关系到制品质量ꎮ 利用
Ｍｏｌｄｆｌｏｗ 软件的浇口位置分析模块ꎬ 对模型进行最
佳浇口位置分析ꎮ 制品最佳浇口位置位于制品中部蓝
色区域ꎬ 如图 ３ 所示ꎮ 此结果仅为参考值ꎬ 最终浇口
设置方案要综合考虑模拟仿真结果、 模具结构以及成
型工艺参数等多种因素ꎮ
图 １ 安全带插片几何模型
应用较为广泛 [２] ꎮ 点浇口直径约为塑件厚度的 ２ / ３ꎮ
安全带卡扣浇注系统三种方案中均采用点浇口ꎬ 直径
３ ０３ꎬ 四面体个数为 ２８２ ４９２ꎮ 金属部分设置属性为
２ ｍｍꎬ 长度 ５ ｍｍꎻ 主流道始端直径 ３ ｍｍꎬ 末端直
零件镶件 (３Ｄ) ꎬ 利用同样的方法对金属部分进行
３Ｄ 网格划分ꎬ 厚度方向最小单元数为 ８ꎬ 最大边长
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