Moldflow在汽车制造过程中的应用

2009年01月09日

汽车、摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达国家，这一市场占整个模具市场的一半左右。随着汽车工业的向前发展，汽车塑件对模具的要求日渐提高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。CAE技术现在已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的辅助工具。本文为我们展示了美国Moldflow公司的注塑成形CAE技术的专业软件Moldflow在汽车产品开发中的应用实例。

汽车用塑料件应用得越来越广泛，比如，保险杠、仪表板、油箱、方向盘等大中型塑料模。据预测到2005年，汽车用塑料件制品只能满足总需求量的50%左右。

与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE）技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有无可比拟的优越性。美国Moldflow公司是专业从事注塑成形CAE技术软件的咨询公司，作为塑料成形分析软件的创造者，自1976年发行了世界上第一套流动分析软件以来，Moldflow公司一直主导着塑料成形CAE技术软件市场。近几年，在汽车、家电、电子通讯、化工、日用品等领域得到了广泛应用。

CAE技术的作用

CAE技术是在模具加工之前，通过计算机对整个注塑成形过程进行模拟分析。CAE技术能够准确预测出熔体的填充、保压、冷却情况，制品中的应力分布、分子和纤维取向分布，以及制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现问题，及时修改制件和模具的设计，而不是等到试模以后再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破，而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量、降低成本等，都有着重大的技术革新和经济意义。因此，塑料模具设计的必然趋势不但要采用CAD技术，而且还要采用CAE技术。

注塑成形分两个阶段，即：开发/设计阶段（包括产品设计、模具设计、模具制造）和生产阶段（包括购买材料、试模、成形）。传统的注塑方法在正式生产前由于设计人员凭经验与直觉设计模具，模具装配完毕后，通常需要几次试模。发现问题时，不仅需要重新设置工艺参数，甚至还需要修改塑料制品和模具设计。这势必增加生产成本，延长产品开发周期。

CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案，在模具制造之前，预测塑料熔体在型腔中的整个成形过程，帮助研判潜在的问题，有效地防止问题发生，大大缩短了开发周期，降低生产成本。采用CAE技术，可以完全省略试模步骤。

CAE技术的应用

近年来，CAE技术在注塑成形领域中的重要性日益增加，采用CAE技术可以全面解决注塑成形过程中出现的问题。CAE分析技术能成功地应用于三组不同的生产过程：制品设计、模具设计、注塑成形。

1.制品设计

制品设计者能用流动分析解决下列问题：

1）制品能全部注满吗？这一古老的问题仍为许多制品设计人员所注目，尤其是大型制件如盖子、容器、家具等的设计者。

2）制件实际最小壁厚是多少？如能使用薄壁制件，就能大大降低制件的材料成本。减小壁厚还可大大降低制件的循环时间，从而提高生产效率，降低塑件成本。

3）浇口位置合适吗？采用CAE分析可使产品设计者在设计时具有充分选择浇口位置的余地，确保设计的审美特性。

2.模具设计和制造

CAE分析可在以下诸方面辅助设计者和制造者，以期得到良好的模具设计。

1）良好的充填形式：单向充填是一种好的注塑方式，它可以提高塑件内部分子单向和稳定的取向性。这种填充形式有助于避免因不同的分子取向所导致的翘曲变形。

2）最佳浇口位置与浇口数量：CAE分析可为设计者提供多种浇口位置的选择方案并对其影响做出评价。