青岛海尔模具经验分享—MOldflow 分析与实际的结合验证

青岛海尔有限公司  李岩  MOLDFLOW工程师

一、青岛海尔模具有限公司简介

青岛海尔模具有限公司成立于1993年, 隶属海尔集团。是中国模具协会副理事长单位及国家CAD/CAE/CAM应用示范企业, 已经通过了ISO9001 和ISO14001 体系认证。公司于2008年建成海尔模具工业园，最新注册资本1910 万美元，总建筑面积超过15万平方米。现有员工1000 余人。产品涉及汽车，家电以及非标设备，销售收入连续多年在中国模具行业排名第一，是中国最大的模具制造商之一。

海尔模具是雷诺 、日产、大众、奥迪、上汽、一汽、东风、标志、雪铁龙、通用、丰田等品牌认证商，为上述客户制作完成上百套保险杠、仪表板、门板模具。保险杠最短的注塑周期达40s，仪表板本体模具注塑周期最短可达60s，单门板模具注塑周期最短达40s. 

 二、Moldflow在海尔模具的应用流程

三、案例一：Moldflow在由变形导致的修模中的应用

3.1 商用空调接水盘概述

商用空调接水盘，材料耐候ABS，主壁厚3.0mm。外形尺寸为1510 mm×291mm×276mm

客户要求：

(1) 销孔处(红色圆圈处)轴心处偏差需控制在0.5mm以内。

(2) 主装配边(红色线条标识处)变形需控制在2mm以内。

3.2 空调接水盘-开模分析结果与试模结果对比

开模前分析结果：产品出模方向的变形量非常小，可以满足客户变形要求。

但是产品首试结果却大大出乎我们的意料。装配边的变形非常大约为8mm左右，销孔处轴心偏差大根本无法装配。通过现场工艺调整，无法得到满意的产品。需CAE查找原因并分析解决方案。

3.3 空调接水盘-分析与实际变形不符原因排查

原因排查：

试模工艺，试模材料，冷却水，及浇注系统排查，无异常。

实际产品数据与分析数据对比，发现局部造型不一致主装配边处壁厚加厚(最厚处约为4.8mm)，与分析数据不一致(如图4)。是导致变形的主要原因。

采用最终数据运行CAE分析后我们发现变形分析结果与样件一致，如图5所示，因此产品局部壁厚加厚是导致产品出模方向变形加大的主要原因。

3.4 空调接水盘-变形改善方案

塑胶件产生变形的原因是因为收缩不均产生的应力超过产品的刚度或者屈服强度后引起的变形。为此在不改变现有浇注系统，尽量减少模具改动的前提下。我们需要从增加产品刚度(加筋)或者减小产品上区域之间的收缩不均(调整壁厚)两个方面入手，来改善变形。

(1) 改善方案一：通过加筋来增强产品刚度
(2) 改善方案二：调整产品壁厚分布降低收缩差异来改善变形

改善方案一：通过加筋来增强产品刚度，增强产品对抗变形的能力

由分析结果知产品加筋后，主装配边的变形由8mm减小至4.8mm左右，确有改善但是远远达不到客户要求。同时因为加筋需要电火花加工，改模费用高，时间长。因此我们考虑采用减小收缩差异(调整壁厚)的方法来改善变形。

改善方案二：通过调整产品壁厚分布，降低收缩来改善变形

(1) 从浇口处加辅助流道：加强主装配边的保压压实，减小此区域的收缩，进而减小与大面的收缩差异。

(2) 产品靠近主装配边附近的大面壁厚加厚，通过减小壁厚差来减小由壁厚差异而改善收缩差异。

通过分析结果知，产品壁厚优化后，变形可以满足客户要求。

3.5 空调接水盘-试模工艺条件

 3.6 空调接水盘-试模验证

模具按照CAE优化方案更改后，试模产品的变形满足客户要求，销孔处于的变形非常小，装配时销钉可以一插到底。满足了客户要求，收到客户好评。

3.7 空调节水盘-项目总结

1. CAE在注塑产品的变形分析中有着重要的指导作用，若实际试模结果与分析不一致，CAE工程师遇到这种问题首先需进行原因排查找出原因，并提供尽量简单易于实现，且更改成本最低的修模方案。

2. 模具工程师在模具的制作过程中，特别是变形要求严格的产品。若产品更改必须将最新产品发给CAE重新运行变形分析，以确保分析数据的准确性。

3. 产品的收缩导致的变形可通过增加产品的刚性及调整产品壁厚分布来改善。具体实施需要综合考虑成本及方案的可行性。选择模具更改最少，成本最低的改模方案。

4. 开模前，通过CAE分析提前预估产品变形及其他缺陷。可避免后期这些缺陷导致修模。每套至少节约成本2500元，按照模具公司每年生产模具1000套计算每年可节约成本2500万。

四、案例二：moldflow在降低生产周期中的应用(异形水路)

波轮洗衣机波轮，材料耐候PP，主壁厚2.5mm。外形尺寸为344.5*344.5*77.5

4.1 原始设计方案

原始的模具水路设计：后模标识区域，筋位比较密集，是模具热点区域，受模具结构影响此处无法添加冷却水。

4.2 目前存在的问题

热点区域无冷却水，模温较高。导致产品冷却周期长，影响效率。

产品后模标识区域，模温较高 　　　　　约为50s产品达到顶出温度的时间

4.3 原因分析及改善方案

为了改善产品后模的冷却难题，我们采用3D打印技术，设计如下图所示的异形水路。

4.4 实际改善效果（配对比图）

添加异形水路后，热点处模温下降明显，产品冷却周期下降20秒。

产品后模标识区域，模温下降40度 　　　　产品达到顶出温度的时间约为30s

4.5 项目总结

● 产品热点位置需要尽量添加冷却水。此产品热点处无冷却导致成型周期长，影响成本。

● 添加异形水路后，热点处模温下降明显，产品冷却周期下降20秒。

● 后模造型复杂的模具，水路设计完毕，需要进行冷却分析。提前预测热点位置，对水路设计进行修正。降低模具的冷却时间，降低生产成本。

● 通过优化冷水水路，提效20S。按年产50万算，一年可节省12.5万。

五、Moldflow企业的长期应用效益分析

5.1 Moldflow应用效益分析--降低产品克重

柜口原始产品筋位设计过高，从客户的使用功能上看防发泡溢料的筋位高度在10mm左右就可以了。筋位优化后制品重量可降低30g左右，且筋位的抱紧力减少，优化制品现有筋位拉白问题，同时可降低成型压力。

效益分析：制品筋位和壁厚优化后制品重量单件可降低重量100g左右，按冷柜柜口所有型号年产30万算，一年可节省57万。

底盖板；降低成本优化制品壁厚由2.0改至1.2—1.3，减重34.7G

b1061外桶盖大面壁厚由2.0降到1.5mm，制品重量降低21g

B分体机面板框；制品壁厚由2.5改至2.2制品减重81克

5.2 Moldflow应用效益分析—优化浇注系统

内桶底：浇注系统由热流道四点直浇口改为冷流道缝隙浇口，可降低模具成本50000，生产节拍缩短20S。按年产50万算，一年可节省17万。

控制盘座：通过优化按钮悬臂梁尺寸，按钮上不需要放置浇口可成型，浇注系统改成热流道减轻料把重量50g。

滤尘网：三板模点浇口改热流道点浇口，单件可省料把30g，周期提效5s。

压机盖板：注塑机吨位不变，一模出两件。年可节约注塑成本20万。

5.3 Moldflow应用效益分析—成型周期监控

 通过优化冷水水路，模具热点处镶铍铜。周期优化至65s左右。提效15S。按年产50万算，一年可节省12.5万。

热水器前壳：周期可控制在50s提效5S。

保险杠：优化周期13s。

仪表板本体：热点优化可提效15s。

六、经验分享

6.1 分析经验分享之一：运用moldflow分析优化产品变形

运行moldflow分析，变形的准确率可以在85%以上。通过分析可以提前预测产品的变形量，提出更改方案。避免了后期因为产品变形导致的大量修模问题。

1. 空调挂机双层导风板

2.空调挂机骨架

3.台面板

4.抽屉

6.2 分析经验分享之二：气痕

1. 筋位冲出气痕

2. 产品造型导致气痕

6.3 经验分享之三：如何正确计算大型产品的锁模力

在进行大型产品的CAE分析时，如何给出正确的锁模力是我们在日常分析中比较头疼的问题。

锁模力=型腔压力*产品的投影面积，如何确定型腔压力是锁模力分析是否合理的关键。因此保压压力不能过大，如果过大将导致型腔压力较大，进而导致较大的锁模力。

Moldflow默认保压参数是成型压力的80%，大型产品的分析成型压力如果偏高，保压压力势必较高，导致了较高的锁模力。因此大型产品分析时需需综合考虑现场工艺条件，按照实际工艺条件合理设置保压压力，才能得到合理大小的锁模力。

原始方案：V/P切换位置处的65Mpa保压压力51Mpa，计算锁模力2841T。

优化工艺条件，降低保压压力至40Mpa，计算锁模力2107T。

七、展望未来

Moldflow与现场工艺条件对接：通过实际工艺与分析工艺对比找出补偿值，由CAE出具调机工艺表，达到软件与现场工艺对接，提高软件在成型工艺上的指导性及分析结果的准确性。

CAE团队从产品开发阶段介入，从产品设计阶段提出优化，提升产品的品质，做到无变形，缩水，熔接痕，气痕的产品。从技术支持上增加海尔模具的竞争力。