研究两厢车举升门饰板的变形趋势,运用改变产品局部料厚的变壁厚技术,并通过CAE软件的模流分析来优化设计,从而减小举升门饰板的变形量或者控制其变形方向。
随着汽车工业的飞速发展,乘用车的种类和款式越来越多。另外,随着生活水平的提高,消费者对汽车内饰的要求也越来越挑剔、苛刻。内饰件是和乘客最经常接触或者面对的零件,均匀恰当的间隙和面差会给乘客良好的感知质量,并提高产品竞争力。
两厢车举升门饰板布置在举升门的车内、后风窗玻璃下方,其主要功能是装饰作用。在使用过程中,举升门饰板与板金、后风窗玻璃黑边的间隙及面差有严格的要求。
举升门饰板的形状类似盒形零件(见图1,其为某车型的举升门饰板),在其设计和开发过程中,最常见的问题是间隙面差不均匀,导致这种问题的根本原因是产品成形后发生翘曲变形。常用的措施是在模具设计之初,通过调整浇口位置、调整水路来优化模具,在模具设计完成之后,通过调整注塑工艺(比如:保压时间、模温、注塑压力和浇口进胶顺序等)来控制变形。但这种方法在模具加工完成之后,对零件变形量的调整非常有限,很难使零件符合检具的要求。 (图片) 通过对零件变形的研究发现,该类零件的壁厚是否均匀对其注塑成形后的变形,有显著的影响。因此,借助于CAE软件MoldFlow进行模流分析,发现在设计时运用变壁厚的技术方案,可减小该类零件的变形量,或使其朝对产品有利的方向变形。并且,在模具加工完成之后,可对模具变壁厚位置的料厚进行调整,可使该类零件的变形量减小。
技术方案
1. 举升门饰板的变形量CAE分析
某车型的举升门饰板,该零件的尺寸为1040mm× 400mm×250mm,零件壁厚均匀为2.5mm。通过CAE软件的模流分析发现,该举升门饰板的上部两角处的翘曲变形量非常大,综合变形的最大变形量达到11.81mm(见图2,该变形数据为放大5倍后的结果,以下相同)。特别是两角处的Y方向变形量,最大达到11.42mm。Y方向如此大的变形量,在其装上车之后,与举升门侧饰板配合时,会出现与举升门上饰板间隙大、与板金间隙大等问题。(图片) 2. 举升门饰板的优化
(1)方案1是在举升门上饰板的圆角处进行弱化处理(如图3所示)
①将圆角处的壁厚减小0.5mm;
②上部翻边的料厚增加0.5mm;
③在弱化区域的上部和下部均做10mm宽的过渡区域,即:上部由2.0mm过渡到3.0mm,下部由2.0mm过渡到2.5mm。(图片) (2)方案2是在方案1的基础上进行优化(如图4所示)
① 圆角的上部过渡区域(料厚由2.0mm过渡到3.0mm的区域)宽度由10mm改为20mm;
② 弱化区域的两端进行优化,改为图4所示的蓝色图框区域;
③ 蓝色图框内的料厚由2.5mm弱化为2.0mm,宽度为3.0mm,其弱化槽的两侧料厚由2.0mm过渡为2.5mm,其宽度为5mm。(图片) 3. 优化前后的模流分析结果对比
通过CAE的模流分析可看出翘曲变形量(该变形量为放大5倍的结果,以下相同):方案1的综合变形量由11.81mm降低至8.492mm,Y方向的变形量由11.42mm降低至8.108mm;方案2的综合变形量下降至7.242mm,Y方向的变形量下降至6.968mm。(图片) 另外,方案1中的X方向变形量,在两端处有向玻璃黑边线变形的趋势(如图5中的正值0.6763mm和0.3569mm),这在实际装车时,不利于举升门饰板与后风窗玻璃的黑边线匹配。在方案2中,该处的变形趋势由正值均变为负值(如图6中的-0.5735mm和-0.3963mm),这样,举升门饰板的变形趋势是远离后风窗玻璃的黑边线,向板金的翻边弯曲,可通过在举升门饰板背面的支撑筋的高度来调节其变形量,利于控制变形。(图片) 再者,关于翘曲变形的CAE模流分析,其分析出的翘曲变形数值并不一定准确,但其变形趋势却是准确的。因此,在产品试制出来后,通过检具来检测其变形量数值,如果变形数值过大,可在模具上打磨动模变壁厚区域,调整变壁厚处料厚,从而可对变形量进行调整,使之符合检具。
总结
利用变壁厚技术方案,可解决举升门饰板的变形,也可以解决类似盒形零件的变形,比如前、后门饰板,其模具上的变壁厚的位置,也相当于预留了调整壁厚的余量,为后期修改提供了方便,节约修模的费用。借助于CAE技术,对变形量和变形趋势进行分析,可大大降低开发周期,从而降低开发成本。
7/8/2014
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