基于CAE的汽车仪表盘注塑成型表面质量控制研究

基于CAE的汽车仪表盘注塑成型表面质量控制研究

周旋

东风本田汽车有限公司430056

摘要：就目前的汽车仪表盘质量来看，熔接痕与翘曲变形是常见的缺陷，在大型的塑料制件中，经常采用多浇口进浇，从而产生熔接痕。目前，将热流道顺序阀技术应用在汽车仪表盘的制作中，则可以解决上述问题，同时采用CAE模拟软件，可以有效的进行设计与生产的指导。基于此，本文分析CAE软件对汽车仪表盘注塑成型表面的质量控制。

关键词：汽车仪表盘；注塑成型；质量控制

前言

进入二十一世纪之后，塑料制件广泛的应用在家电、国防、航天以及汽车等行业，其中汽车的仪表盘就是塑料制品之一。随着CAE技术的成熟与应用，注塑产品的质量有了很大的提高，在一定程度上扩大了塑料制件的应用范围，成为促进国家经济发展中重要的组成部分。

1.注塑成型过程中存在的问题

本文以熔接痕为例，阐述注塑成型中的问题。通常情况下，熔接痕的形成原因主要有以下几个方面：

（1）功能结构。如果制件表面有槽、孔或者厚度不一，就会在注塑的过程中发生熔接痕。在厚度不一的情况下，厚度较大的位置受到压力大，流速快，而厚度薄的地方则与之相反。由于两中溶体的速度差，使之在相遇的过程中发生熔接痕。如果制件表面以后孔、槽，就需要在表面插入型芯，将溶体从体分成两部分，在其再次汇合时，便容易发生熔接痕。

（2）模具结构。模具系统的与冷却系统的合理性，直接影响着能否形成熔接痕。另外，熔接痕的数量与浇口的数量有着密切的关系，例如：模具中有n个浇口，那么塑料制件就会有n-1个熔接痕。因此，生产的过程中，需要尽可能的减少浇口的数量，从而降低熔接痕的产生。

（3）成型条件。研究表明，设置合理的成型温度、速度与压力，有利于减少溶体表面的压力与温度，还可以将熔接痕的强度提高。温度是形成熔接痕的重要因素之一，因此提高溶体的实际温度，增加分子的有效的活动力，使其能够有效的进行缠结和扩散，从而减少熔接痕的产生。

除了熔接痕之外，还有翘曲的问题，由于材质、压力、温度以及模具等问题，使塑料制件在形成的的过程中发生翘曲的问题，在此不进行一一赘述，但是由于该问题同样属于质量问题，因此需要相关单位引起重视，通过选取优质材料、技术创新等方式，减少翘曲现象的出现，保障产品的质量。

2.热流道顺序阀技术

一个高质量的热流道模型，需要多个环节予以支撑，其中最重要的两个技术就是控制塑料的温度与流动。

（1）控制塑料的温度。部分企业虽然运用了热流道阀技术生产塑料制件，但是由于没能更好的掌控温度，使得成品存在较多的缺陷，模具的阀喷嘴与浇口对温度较为敏感，温度的细微变化都会形象制件的质量。因此，需要使用热电偶来控制塑料的温度，调节温度发生的变化。热电偶经常安装在浇口中，从而保障浇口中保障溶体的持续性以及流动性，另外热电偶也会安装在温度较高的位置，但是高温情况下溶体被分解。

（2）控制塑料的流动。对塑料流动平衡的控制，需要设计模具腔中流道的具体尺寸，使塑料在成型时能够同时充模，避免发生压力、飞边较大以及质量较差的问题。对于模具腔流道的设计，需要结合实际的流体速度决定，保障塑料溶体能够同时完成填充。从而提高塑料制件的质量，满足更高的使用要求[1]。

3.基于CAE的汽车仪表盘注塑成型表面质量控制

借助CAE软件，塑料制件的设计者能够模拟注塑的过程，然后通过模拟分析塑料制件的结果，了解产品可能出现的问题，从而采取想相应的解决措施，调整成产工艺，提高产品质量。

（1）分析前热处理。需要建立仪表盘模型，对其进行质量的评估，然后通过浇注系统与冷却系统，定义产品的序列与物性。采用UG软件建立仪表盘的实际模型，由于仪表盘需要安装较多的仪表，同时结构较为复杂，孔洞分布较为密集，厚度不一，因此容易形成翘曲、熔接痕等问题。根据使用过程的实际要求，需要成产表面整洁、无接痕的产品，因此可以使用CAE进行实际模拟，分析产品生成以后的会出现的问题，然后采取相应的手段，进行改进与创新，提高质量

（2）划分网格。以STL格式，将已经建立完成的仪表盘模型导入网格软件中，选择双层面的网格模型，将网格的边长设置为3毫米，使其自动生成网格，然后系统就会自动对模型的厚度进行评估。通过软件的评估，能够清晰的发现仪表盘各个位置之间的厚度差别，从而为浇注工作做好准备。

（3）修复质量。软件的网格评估结果与质量处理，能够直接影响CAE模拟软件的分析结果的准确性。完成网格划分之后，需要对其进行处理，如匹配率、纵横比、较差重叠率以及自由边等问题，通过系统的诊断，可以将以上问题进行修复，依次对匹配率、纵横比、较差重叠率以及自由边进行修复与优化[2]。

（4）冷却方案。根据仪表盘实际的弧度面、型芯长度等特点，利用CAE软件创建冷却方案，系统的冷却方案可以将其分为上下两个层次，并将其进行对称，设计为冷却回路。将塑料软管进行串联，构成各相对独立的回路，在塑料制件的下部同样设置一条冷却回路，保障模具能够顺利的进行热交换，从而提高模具中期内的热平衡质量。很气汽车生产企业的经验，选择企业常用的材料、设备、尺寸，结合先进的技术，能够有效的提高制作工艺，保障制件的质量。

结语

综上所述，目前塑料制件已经广泛的应用在各个行业，就汽车仪表盘而言，其产品依然存在较多的缺陷，因此需要改进生产工艺，保障产品的质量。将CAE软件应用到汽车仪表盘的质量检测中，通过建立虚拟模型，能够及时的发现产品存在的问题，从而及时采取改进的措施，成产高质量的仪表盘，满足企业以及用户的需求，促进汽车行业与塑料制件行业的发展。

参考文献

[1]赵文锋.基于数字模拟的大型汽车零件注塑工艺优化设计[D].广东工业大学,2012.

[2]陈巍.气体辅助注射成型充模机理数值模拟与成型工艺稳健优化[D].上海交通大学,2011.

作者简介

周旋，出生年:1984-11-25，性别:男，民族：汉，籍贯:湖北省仙桃市，当前职称：初级工程师，学历：本科，研究方向：仪表成型、轻量化等。