关键词 保险杠 注射模 热流道 cae
1 前言
随着汽车上业的发展，全金属保险杠越来越不适应现代汽车在轻量化、高机能化以及与车体造型一体化等方面的要求，尤其在轿车、轻型车上，有用塑料保险杠取代全金属保险杠的趋势。作为钢铁件的替代产品，汽车塑料保险杠以其造型美观，重量轻，易于成型，耐腐蚀，成本低，综合机械性能良好，且容易实现规模化生产等优点在汽车行业占据了一席之地。目前，我国轿车。微型车、轻型车等生产厂家正在逐步实现该产品的更新换代。
2 轿车前保险杠几何结构分析
图1所示零件为马自达轿车前保险杠，零件壁厚3.5mm，通常要求制件表面光滑无缺陷，对其外形精度没有过高要求。如图1所示，保险杠形状为马鞍形，长1925mm，宽715mm，高538mm，平均壁厚为3.5mm。椭圆形灯孔左右各一，中间为通风栅格，内侧加强筋若干。尾部有内侧卷曲，因此，需要采用内侧抽芯。
所设计保险杠模具特点为：模具外形尺寸大(2400mm×700mm×11oomm)、体积重(25~40t)，结构复杂，类似为一个中等程度的工作母机；模具浇注系统为热流道，需要电加热；型腔、型芯冷却系统复杂，型腔与浇注系统的热流道相互矛盾；制品顶出系统复杂，常用液压、机械联合顶出，并采用机械手自动取出制品；制品尺寸大，浇注系统常为冷，热流道相结合。
3 cae优化分析
在对轿车前保险杠注射模的总体结构、使用功能控制及模具结构的具体设计(包括浇注系统成型零件和导向装置、测向分型抽芯机构、模温控制装置等的设计)进行全面设定的基础上，采用华中科技大学国家模具重点实验室开发的hscae(华塑cae)软件进行优化及动态模拟分析，从而改变了过去那种单靠人为经验来设计模具浇口位置及尺寸，需要多次试模．反复修改，才能最后设计定型和制造模具的落后方法。该课题的开展，将会极大地减少设计人员反复估算饶口尺寸的繁杂劳动，加速我国对大型轿车注射模设计、制造及产品牛产系列化的进程。
塑料注射成型时，塑料在型腔中的流动和成型，与材料的性能、塑件的形状尺寸、成型温度、成型速度．成型压力、成型时间、模腔表面情况和模具设计等一系列因素有关。cae优化分析就是利用计算机高速运算功能，综合考虑各种因数，得出流动场、温度场、压力场、剪切应力场等模拟结果，从而评定所用方案的优劣。这里使用华中科技大学模具国家重点实验室开发的hscae5.0软件进行优化分析。
流动场分析结果如图2所示，其流动是平衡的，结合后面熔结痕分析结果说明浇口开设是合理的。
温度场分结果如图3所示，结束时温差比较大，可能原因是此模具采用热流道技术，而cae分析结果按冷流道汁算得出。若出现注射结束时不同位置的温差太大，就很难获得均匀的冷却，不同的温度将导致聚合体的密度和性能都发生着改变，这样会产生翘曲。同时可能会产生较大的因温差引起的残余应力。
4 保险杠大型注射模热流道设计
在设计大型塑件模具浇注系统时，既要保证型腔充满，又要减少因系统设计不当给制品带来的缺陷。特大型塑件常采用多级分流道。多点同时浇注方案。复杂的浇注系统在提高塑件质量的同时也使设计的难度增加。因此，浇注系统的设计是设计大型注射横的关键之一。
本次没计采用热流道技术，这项新技术的开发乃是注射模的一次重大改革。它的应用不仅缩短了成型周期、提高了生产效率，同时也节省了原料。在大型模具设计中，热流道系统设计应用愈来愈广，特别是热流道模具，它是大型模具的发展方向。
下面就热流道模具加以讨沦。热流道模贝之所以得到广泛应用，是因为它具有以下独特优点：缩短成型周期，一般可达30％-40％；避免回收大量回头料．从而节省原料，降低成本；由于严格控制温度，因此提高了制品质量，保证了制品的尺寸精度和强度；热流道有利于压力传递，从而可以降低注射压力；缩短开模行程，有利于保护模具，延长模具使用寿命；无需修剪料把，节省工时和人力；缩短制模周期，制品成本降低，在一般情况下生产成本降低16％。
根据cae分析结果，采用autocad软件进行二维模具设计，本模具设计为单型腔，热流道、9点进浇、内侧抽芯等技术。合模过程由两矩形导滑块导向，最后由锥面定位锁紧。模具总长2000mm，宽1200mm，高1440mm，模具结构总图如图6所示。
