CN112765729A - 一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乘用车保险杠装配间隙控制方法，该方法通过对保险杠注塑过程进行模拟仿真，对保险杠结构进行设计优化，对潜在的表面缺陷及熔接线等质量问题进行预测，通过优化工艺参数，控制保险杠注塑后产生的变形，最终利用第三方软件HELIUS，将MOLDFLOW应变仿真结果映射到结构仿真软件ABAQUS中，通过模拟装配过程，预测评估装配后的间隙是否满足设计公差，不满足则通过结构及工艺参数等进行优化，最终获得满足公差要求的保险杠产品，以提升产品的开发效率，降低产品开发成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，具体为基于模流-结构联合仿真的乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，属于车辆设计及仿真技术领域。
背景技术
随着汽车轻量化的需求以及汽车造型的重要性提高，越来越多的汽车零部件采用塑料件来代替传统的金属件，其优点是重量轻、集成度高，造型自由，只要能设计出结构，基本都可以制造出来，而塑料件的制造相比传统的金属件制造要求更高：需要零件合理的结构，合理的材料选择，合理的模具设计，合适的注塑工艺参数，注塑成型后良好的外观和较精确的尺寸等等。
对于乘用车保险杠这种相对较大的注塑成型件，其模具成本很高，零件结构及工艺参数的合理性对于保险杠的注塑成型至关重要，最坏的情况，零件注塑不出来，模具废掉，对于经济损失以及时间成本损失都是巨大的。近年来，随着计算机仿真应用的发展，计算机模拟仿真已经融入到各行各业，并发挥了巨大的作用，模流的注塑仿真已经发展了几十年，在塑料件产品的开发过程中发挥着越来越重要的作用，模流仿真可以有效的预测结构的不合理性以及产品可能带来的缺陷，提升塑料件产品开发效率，降低开发成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种乘用车保险杠装配间隙控制方法，该方法通过对保险杠注塑过程进行模拟仿真，对保险杠结构进行设计优化，对潜在的表面缺陷及熔接线等质量问题进行预测，通过优化工艺参数，控制保险杠注塑后产生的变形，最终利用第三方软件HELIUS，将MOLDFLOW应变仿真结果映射到结构仿真软件ABAQUS中，通过模拟装配过程，预测评估装配后的间隙是否满足设计公差，不满足则通过结构及工艺参数等进行优化，最终获得满足公差要求的保险杠产品，以提升产品的开发效率，降低产品开发成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，包含：
步骤一、基于中性面网格模流仿真的保险杠面罩优化设计：利用前处理软件HYPERMESH完成保险杠面罩的中性面网格划分；将保险杠面罩中性面网格导入模流分析软件MOLDFLOW；分别完成浇注系统建模及冷却水路建模，进行工艺参数设定，完成模流仿真分析；针对不合格结果，进行优化；
步骤二、保险杠面罩模流-结构装配工况联合仿真及优化：建立保险杠面罩装配工况ABAQUS有限元模型；将模流仿真应变结果，通过HELIUS软件映射到ABAQUS有限元模型，并导入材料的应力应变非线性特性曲线，进行材料曲线拟合，输出带有注塑应变的保险杠面罩装配有限元模型；完成保险杠模流-结构联合仿真分析；如果装配偏差超出公差范围，对保险杠面罩结构及工艺参数等进行优化，直到合格。
进一步地，所述基于中性面网格模流仿真的保险杠面罩优化设计，包括以下步骤：
1)利用前处理软件HYPERMESH建立保险杠面罩中性面网格，完成网格的质量检测，使之满足要求；
2)将中性面网格导入模流分析软件MOLDFLOW，如有必要，完成坐标系转换，开模方向为Z向；
3)分别完成浇筑系统建模及冷却水路建模，设定好工艺参数，首先进行填充工艺仿真分析；
4)完成保险杠面罩的填充分析，然后依次完成：填充+保压分析，填充+保压+翘曲分析，冷却+填充+保压+翘曲分析；判断各结果是否满足要求，如不满足要求，需要进行优化。
进一步地，所述步骤1)中，中性面网格基准尺寸控制为8mm，长宽比控制为≤20，不得存在重复及连接有问题单元。
进一步地，所述步骤3)中，材料参数应该为实际测得，包括材料PVT特性曲线、黏度曲线以及修正的CRIMS模型。
进一步地，所述步骤4)中，需要完成填充+保压分析，结果合格后，才进行下一项填充+保压+翘曲分析，后面的分析序列相同。
更进一步地，所述步骤4)中，模流分析结果不合格，涉及到的优化方法有：保险杠面罩结构优化、浇口位置及数量优化、冷却水路优化、工艺参数优化。
进一步地，所述保险杠面罩模流-结构装配工况联合仿真及优化，包括以下步骤：
5)建立保险杠面罩装配工况静态ABAQUS有限元模型：将所述步骤一中建立的中性面网格，按照保险杠面罩实际装配的边界条件，在ABAQUS软件中进行约束加载，对模型进行调试；
6)利用HELIUS软件，将MOLDFLOW模流分析应变结果映射到结构软件 ABAQUS中，并输入真实的材料非线性曲线，进行材料曲线拟合，最终输出带有注塑应变的保险杠面罩装配有限元模型；
7)进行模流-结构联合仿真分析，将带有模流应变结果的保险杠装配工况模型进行计算，如装配间隙不合格，则进行优化，如合格，分析流程结束。
进一步地，所述步骤7)中，装配间隙分析结果不合格，可进行以下优化中的一种或多种：保险杠面罩结构优化、浇口位置及数量优化、冷却水路优化、工艺参数优化。
本发明具有以下有益效果：
本发明基于保险杠中性面网格模流仿真结果，将注塑产生的应变通过第三方软件映射到结果仿真有限元模型中，对保险杠面罩装配间隙进行控制，通过以上方法，可以有效的规避保险杠面罩注塑过程产生的产品缺陷及后续产品装配间隙超差等问题，通过保险杠结构优化、浇注系统优化、冷却系统优化、工艺参数优化，有效提升产品开发效率，减少试模轮次，缩短开发周期，降低开发成本。
附图说明
图1为本发明方法整体流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，包含：
基于中性面网格模流仿真的保险杠面罩优化设计：利用前处理软件 HYPERMESH完成保险杠面罩的中性面网格划分；将保险杠面罩中性面网格导入模流分析软件MOLDFLOW；分别完成浇注系统建模及冷却水路建模；进行工艺参数设定，完成模流仿真分析；针对不合格结果，进行优化；
保险杠面罩模流-结构装配工况联合仿真及优化：建立保险杠面罩装配工况ABAQUS模型；将模流仿真应变结果，通过HELIUS软件映射到ABAQUS模型，并将材料的非线性特性考虑在内，完成保险杠模流-结构联合仿真分析，如果装配偏差超出公差范围，对保险杠面罩结构及工艺参数等进行优化，直到合格。
进一步地，所述一种基于模流-结构联合仿真的乘用车保险杠面罩装配间隙方法，包括：
1)利用前处理软件HYPERMESH建立保险杠面罩中性面网格，完成网格的质量检测，使之满足要求；
2)将中性面网格导入模流分析软件MOLDFLOW，如有必要，完成坐标系转换，开模方向为Z向；
3)完成浇筑系统、冷却水路建模，设定好工艺参数，首先进行填充工艺仿真分析；
4)依次完成填充+保压分析、填充+保压+翘曲分析、冷却+填充+保压+翘曲分析，判断各结果是否满足要求，如不满足要求，需要进行优化。
进一步地，所述步骤1)中，中性面网格基准尺寸控制为8mm，长宽比控制为≤20，不得存在重复及连接有问题单元。
进一步地，所述步骤3)中，材料参数应该为实际测得，包括材料PVT特性曲线、黏度曲线以及修正的CRIMS模型。
进一步地，所述步骤4)中，需要完成填充+保压分析，结果合格后，才进行下一项填充+保压+翘曲分析，后面的分析序列相同。
更进一步地，所述步骤4)中，模流分析结果不合格，涉及到的优化方法有：保险杠面罩结构优化、浇口位置及数量优化、冷却水路优化、工艺参数优化。
进一步地，所述保险杠面罩模流-结构装配工况联合仿真及优化，包括：
5)建立保险杠面罩装配工况静态ABAQUS有限元模型，边界条件与实车保持一致；
6)利用HELIUS软件，将MOLDFLOW模流分析应变结果映射到结构软件 ABAQUS中，并输入真实的材料非线性曲线；
7)将带有模流应变结果的保险杠装配工况模型进行计算，如装配间隙不合格，需进行优化，如合格，分析流程结束。
进一步地，所述步骤7)中，装配间隙分析结果不合格，涉及到的优化方法有：保险杠面罩结构优化、浇口位置及数量优化、冷却水路优化、工艺参数优化。
实施例
参考图1，一种基于模流-结构联合仿真的乘用车保险杠面罩装配间隙方法，包括如下步骤：
S1：利用前处理软件hypermesh建立保险杠面罩中性面网格，中性面网格的基准尺寸控制为8mm，长宽比控制为≤20，不得存在重复及连接有问题单元。
S2：将保险杠面罩中性面网格导入模流分析软件moldflow，如有必要，完成坐标系转换，开模方向为Z向。
S3：完成浇筑系统建模，流道采用柱体单元进行建模，浇口采用冷浇口，流道保持合理的连通性。
S4：完成冷却水路建模，设定好对应的属性，输入注塑工艺参数。
S5：选择保险杠面罩的材料牌号及相应的厂家，材料参数应该为实际测得，包括材料PVT特性曲线、黏度曲线以及修正的CRIMS模型。
S6：首先完成保险杠面罩的填充分析，通过结果判断是否存在短射、充填不均衡、熔接线、注射压力等问题，如不合格，进行结构、浇口数量及位置等优化，直到获得满意的结果。
S7：完成填充分析之后，按照相同的方法，依次完成：填充+保压分析，填充+保压+翘曲分析，冷却+填充+保压+翘曲分析；判断各结果是否满足要求，如不满足要求，依据分析结果，选择合适的优化方法进行优化，具体的优化方法包括保险杠结构优化、浇口数量及位置优化、冷却水路优化、工艺参数优化。
S8：将步骤S1所得的中性面网格，按照保险杠面罩实际装配的边界条件，在ABAQUS软件中进行约束加载，对模型进行调试，使之能够获得正确的分析结果。
S9：利用HELIUS软件，将模流分析的应变结果映射到结构有限元模型中，导入材料的应力应变非线性特性曲线，进行材料曲线拟合，最终输出带有注塑应变的保险杠面罩装配有限元模型。
S10：进行模流-结构联合仿真分析，并对保险杠面罩装配间隙进行评估，不满足公差要求的，进行优化分析，具体的优化方法包括保险杠结构优化、浇口数量及位置、冷却水路、工艺参数优化。
以下简要介绍本发明的工作原理：
本发明提供的一种基于模流-结构联合仿真分析的乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，包含基于中性面网格模流仿真的保险杠面罩优化设计方法及保险杠面罩模流-结构装配工艺联合仿真及优化方法。
基于中性面网格模流仿真的保险杠面罩优化设计方法包括：利用前处理软件HYPERMESH，提取保险杠面罩的中性面，对其划分网格并保证网格质量合格，将保险杠面罩网格导入模流分析软件MOLDFLOW，在模流仿真软件中建立浇注系统、冷却系统的网格模型，设定好工艺参数，进行模流仿真分析，对模流仿真结果填充、熔接线、锁模力、变形等进行综合评估，其中保险杠面罩锁模力需小于3000t。对于结果不满足要求的情况，需要对保险杠结构、浇口数量及位置、冷却水路、工艺参数进行优化，直到结果满足要求。
保险杠面罩模流-结构装配工艺联合仿真及优化，包括模拟实车真实的装配边界条件的有限元模型，通过HELIUS软件将模流分析的应变结果映射到结构有限元模型中，考虑材料的非线性特性，完成保险杠面罩装配工艺模流-结构联合仿真，如装配间隙不满足许用公差，则需要对保险杠结构、浇口数量及位置、冷却水路、工艺参数进行优化，直到结果满足要求。
Claims (8)
1.一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，包含：
步骤一、基于中性面网格模流仿真的保险杠面罩优化设计：利用前处理软件HYPERMESH完成保险杠面罩的中性面网格划分；将保险杠面罩中性面网格导入模流分析软件MOLDFLOW；分别完成浇注系统建模及冷却水路建模，进行工艺参数设定，完成模流仿真分析；针对不合格结果，进行优化；
步骤二、保险杠面罩模流-结构装配工况联合仿真及优化：建立保险杠面罩装配工况ABAQUS有限元模型；将模流仿真应变结果，通过HELIUS软件映射到ABAQUS有限元模型，并导入材料的应力应变非线性特性曲线，进行材料曲线拟合，输出带有注塑应变的保险杠面罩装配有限元模型；完成保险杠模流-结构联合仿真分析；如果装配偏差超出公差范围，对保险杠面罩结构及工艺参数等进行优化，直到合格。
2.如权利要求1所述的一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，所述基于中性面网格模流仿真的保险杠面罩优化设计，包括以下步骤：
1)利用前处理软件HYPERMESH建立保险杠面罩中性面网格，完成网格的质量检测，使之满足要求；
2)将中性面网格导入模流分析软件MOLDFLOW，如有必要，完成坐标系转换，开模方向为Z向；
3)分别完成浇筑系统建模及冷却水路建模，设定好工艺参数，首先进行填充工艺仿真分析；
4)完成保险杠面罩的填充分析，然后依次完成：填充+保压分析，填充+保压+翘曲分析，冷却+填充+保压+翘曲分析；判断各结果是否满足要求，如不满足要求，需要进行优化。
3.如权利要求2所述的一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，所述步骤1)中，中性面网格基准尺寸为8mm，长宽比为≤20，不得存在重复及连接有问题单元。
4.如权利要求2所述的一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，所述步骤3)中，材料参数为实际测得，包括材料PVT特性曲线、黏度曲线以及修正的CRIMS模型。
5.如权利要求2所述的一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，所述步骤4)中，需要完成填充+保压分析，结果合格后，才进行下一项填充+保压+翘曲分析；后面的分析序列相同。
6.如权利要求2所述的一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，所述步骤4)中，模流分析结果不合格，则进行以下优化中的一种或多种：保险杠面罩结构优化、浇口位置及数量优化、冷却水路优化、工艺参数优化。
7.如权利要求1所述的一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，所述保险杠面罩模流-结构装配工况联合仿真及优化，包括以下步骤：
5)建立保险杠面罩装配工况静态ABAQUS有限元模型：将所述步骤一中建立的中性面网格，按照保险杠面罩实际装配的边界条件，在ABAQUS软件中进行约束加载，对模型进行调试；
6)利用HELIUS软件，将MOLDFLOW模流分析应变结果映射到结构软件ABAQUS中，并输入真实的材料非线性曲线，进行材料曲线拟合，最终输出带有注塑应变的保险杠面罩装配有限元模型；
7)进行模流-结构联合仿真分析，将带有模流应变结果的保险杠装配工况模型进行计算，如装配间隙不合格，则进行优化，如合格，分析流程结束。
8.如权利要求7所述的一种乘用车保险杠面罩装配间隙控制方法，其特征在于，所述步骤7)中，装配间隙分析结果不合格，则进行以下优化中的一种或多种：保险杠面罩结构优化、浇口位置及数量优化、冷却水路优化、工艺参数优化。
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