Резюме
Перед инженерами Tong Yang стояла задача устранить эстетические дефекты в пластиковой детали противотуманной фары, отлитой под давлением (рис. 1, 2). Поскольку это внешний компонент автомобиля, по возможности следует избегать появления линий сварки. Кроме того, на поверхности фиксирующего элемента также не должны появляться линии сварки. Инженеры Tong Yang использовали Moldex3D, чтобы понять, как расположение направляющих может повлиять на положение и угол линий сварки. Кроме того, Moldex3D помогла Tong Yang оптимизировать толщину стенок для устранения воздушных ловушек, успешно решив эстетические проблемы в части противотуманных фар.
Рис.1 Деталь противотуманной фары в этом случае
Рис.2 Синим цветом обозначены видимые области внешнего вида.
Задачи
- Избегать появления линий сварки в видимых областях.
- Разработать эффективный дизайн для решения проблемы с воздушной ловушкой.
Решения
Moldex3D позволил инженерам Tong Yang проанализировать различные местоположения ворот, чтобы оптимизировать шаблоны заливки, чтобы избежать появления линий сварных швов на поверхности детали. Более того, на основе результатов анализа потока Moldex3D инженеры Tong Yang смогли обнаружить воздушную ловушку на стороне активной зоны и внести необходимые изменения в конструкцию, включая регулировку толщины стенки, чтобы устранить воздушную ловушку и улучшить расположение линий сварки.
Преимущества
- Решенные дефекты поверхности, включая воздушные ловушки и сварные линии
- Избежать дорогостоящей переделки пресс-форм
- Ускоренное принятие дизайнерских решений
Пример использования
Разработка этой детали противотуманной фары была разделена на два этапа: дизайн и испытания формы. Моделирование Moldex3D выполняется на обоих этапах разработки для разных целей. На этапе проектирования перед изготовлением пресс-формы основной целью было проверить конструкцию литника и спрогнозировать возможные косметические дефекты. При проверке конструкции затвора необходимо моделировать 3 типа, которые сочетают в себе разные номера затворов, положение и расположение направляющих. Критерием принятия проектного решения было количество косметических дефектов линии сварки и воздуховода. Дизайн с наименьшим дефектом был использован для дальнейших работ по оптимизации косметических дефектов. После того, как форма была изготовлена и было выполнено первое испытание формы, результаты моделирования были подтверждены на фактической отформованной детали.
Рис. 3 Основное назначение на разных этапах разработки
Проверка конструкции вентилей была первой задачей с использованием Moldex3D. Как показано на рис. 4, тип A имеет единственный затвор, расположенный в нижней части середины детали. Номер ворот в конструкции типа B такой же, как у ворот типа A, но расположение ворот находится в правом нижнем углу детали. Последняя конструкция Type C имеет два затвора, расположенных слева и справа. После завершения всех анализов конструкции, линии сварных швов и воздушные ловушки, которые возникли на видимых участках, были подсчитаны для принятия окончательного решения по проектированию ворот.
Рис.4 Требования к качеству внешнего вида и три типа конструкции ворот
Согласно сравнительной таблице линии сварного шва и воздушной ловушки из результатов анализа на рис. 5, тип B имеет наименьшее количество дефектов сварной линии и воздушной ловушки, поэтому он был использован для дальнейших работ по оптимизации косметических дефектов.
Рис.5 Сравнение прогнозов между 3 типами конструкции стробирования
Угол сварки - это один из показателей, который обычно используется для сравнения и оценки качества линии сварки. Угол сварки в исходной конструкции толщины детали составляет около 120 градусов. После оптимизации конструкции толщины детали, как показано на рис. 6, угол сварки был увеличен с 120 до 140 градусов, что означает, что линия шва стала короче и менее заметной.
Рис.6 Оптимизация толщины детали для улучшения качества линии шва
После изготовления формы и проведения первого испытания формы результаты моделирования были подтверждены на реальной отформованной детали. Как показано на сравнительных изображениях при различных процентах заполнения (рис. 7), результат моделирования соответствовал фактическому короткому фрагменту.
Рис.7 Сравнение схем заполнения
Однако при первом испытании формы на поверхности детали наблюдалась воздушная ловушка. Воздушная ловушка находится в видимой области на стороне полости формы, где не допускается создание вентиляционных отверстий. Фронт расплава показывает тот же рисунок заполнения, что угловая область течет быстрее, чем окружающие области. Основная причина заключается в геометрической особенности скругления, из-за которой толщина детали становится больше (3,5 мм) по сравнению с основной толщиной (2,5 мм), поэтому более толстая область течет быстрее, поскольку она имеет меньшее сопротивление, как лидер потока.
Решение, заключающееся в том, что толщина стержневой детали на участке 3,5 мм, было предложено и проверено с помощью моделирования Moldex3D (рис. 8). Согласно результатам времени фронта плавления с помощью модели с удалением стержня (рис. 9), возникают две дополнительные линии сварного шва. Однако две дополнительные линии сварки расположены в невидимых областях, поэтому это приемлемо.
Рис.8 Анализ и устранение дефектов
Рис.9 Схема заполнения выкручиваемой модели
Для модификации пресс-формы используется новый дизайн стержня наружу. Проблемы с воздушной ловушкой и линией сварки проверяются снова после испытания пресс-формы, и результат согласуется с результатами предыдущего моделирования. Воздушную ловушку можно устранить, выполнив вырезку по толщине детали, и допустимо наличие дополнительных линий сварки, поскольку они расположены в невидимых областях (рис. 10).
Рис.10 Реализация и проверка решения
Полученные результаты
Моделирование Moldex3D проводится в начале проверки конструкции затвора и анализа дефектов после испытания пресс-формы. Результаты прогнозирования окончательной конструкции затвора постоянно соответствуют фактическим коротким образцам после первого испытания пресс-формы. Однако неравномерная толщина деталей вызывает проблемы с воздушной ловушкой. Вентиляционная прорезь в этом случае невозможна, так как воздухозаборник находится на внешней поверхности. Моделирование Moldex3D снова используется для анализа дефекта и проверки решения по вырубке стержня по толщине детали, чтобы избежать дорогостоящей переделки формы. Наконец, Moldex3D помог Tong Yang оптимизировать толщину стенок для устранения воздушных ловушек, успешно решив эстетические проблемы в этой части противотуманных фар.
Источник