CN117698008A - 一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及模具领域，公开了一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，包括：S1、利用模拟分析软件对注塑过程进行模拟分析，设定分析序列；S2、分析得到的翘曲变形量，并将模型导出，应用不同比例因子设置反向模型；S3、重新导入到模拟分析软件中，进行网格修复和模拟分析；S4、计算融合点的位置，融合点到原始CAD模型的距离作为补偿量；S5、确定最优的反向曲面，对翘曲变形最大区域进行逆向补偿；S6、对逆向补偿后的模型进行分型面的优化。本发明提供的双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，可以有效预防和修正双色车门饰板在注塑过程中的变形问题，提高生产精度，减少生产成本，具有良好的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及模具技术领域，具体为一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法。
背景技术
传统注塑模具在实际开模过程中存在一些问题，需要对模仁进行多次修改，并且需要反复测量修改后塑件的尺寸。这种反复修模不仅导致模具开发周期长，进度缓慢，也消耗大量人力物力，导致效率低下和模具精度不高。长期来看，模具的开发周期延长，反复修模也会增加模具的材料消耗、人工成本和其他费用。此外，不断的试模也会影响开模精度，最终导致塑件尺寸存在偏差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，解决了传统注塑模具不仅开发周期较长，而且反复修模使得模具的材料消耗、人工成本和其他费用也大大增加，并且不断试模会使得开模精度不高，最终导致塑件尺寸存在偏差的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，包括以下步骤：
S1、利用模拟分析软件对双色车门饰板的注塑过程进行模拟分析，设定特定的分析序列；
S2、分析得到的翘曲变形量，并将变形后的模型导出，应用不同比例因子设置反向模型；
S3、将导出的反向模型重新导入到模拟分析软件中，并进行网格修复和模拟分析；
S4、通过最小路径搜索算法计算融合点的位置，以及融合点到原始CAD模型的距离作为补偿量；
S5、确定最优的反向曲面，以及对翘曲变形最大区域进行逆向补偿；
S6、对逆向补偿后的模型进行分型面的优化。
优选的，所述模拟分析软件为Moldflow。
优选的，所述步骤S1中的分析序列为“填充+保压+热塑性重叠注塑填充+热塑性重叠注塑保压+翘曲”。
优选的，所述步骤S2中变形后的模型以STL文件格式导出。
优选的，所述步骤S2中设置的比例因子为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2。
优选的，所述步骤S4中融合点P1的计算公式为：
其中，为各采样点到融合点的距离之和，di为第i个反向曲面上的采样点Pi到融合点P1的距离，n为反向曲面的样本数。
优选的，所述步骤S4中融合点P1的均值点计算方法为：
其中，n是不同比例因子下导出的反向模型数量，(xi，yi，zi)是第i个反向模型的融合点坐标，(x1，y1，z1)是计算得出的最终融合点坐标，该坐标为所有反向模型的融合点坐标的算术平均值，用于表示在同一塑件的翘曲变形结果下，以不同比例因子导出的反向曲面在该离散点处所得到的测量点的均值点，为逆向补偿计算提供参考位置。
优选的，所述步骤S5中的翘曲量和补偿值之间的误差计算公式为：
Δ＝P-Q
其中，P为模型补偿值，Q为补偿模型的翘曲变形量，Δ为反向曲面内该节点的翘曲变形量和初始位置的差值。
本发明提供了一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法。具备以下有益效果：
1、本发明提供的双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，通过模拟分析、反向模型设置、逆向补偿等步骤，可以有效预防和修正双色车门饰板在注塑过程中的变形问题，提高生产精度，减少生产成本，具有良好的实用价值。
2、本发明通过Moldflow优化双色车门饰板的翘曲变形结果，并且输出双色车门饰板反向模型，并加以计算参考融合点的翘曲变形量与补偿值之间的位移误差，对比变形前后同原始模型的贴合程度，之后，以收缩补偿评估逆向补偿模型节点各向异性误差，从而获得高质量的逆向补偿塑件，以最优的反向模型表面融合点对应初始模型修正塑件曲面的变形误差，对变形补偿后双色车门饰板经Moldflow分析验证其可行性。依据变形预补偿优化塑件分型面，对模具型腔进行优化调整。利用UG软件完成了车门饰板重叠注塑模具的设计。在CAD和CAE软件的辅助下，缩短开模周期，减少试模次数，有效的提高了塑件生产精度。
附图说明
图1为本发明的翘曲变形量示意图；
图2为本发明的反向比例因子翘曲变形结果示意图；
图3为本发明的参考融合点示意图；
图4为本发明的翘曲补偿示意图；
图5为本发明的不同反向模型在x，y，z方向上的误差序列示意图，其中(a)为x方向、(b)为y方向、(c)为z方向；
图6为本发明的分型面优化机理示意图；
图7为本发明的重叠注塑模具动模侧模具结构示意图；
图8为本发明的重叠注塑模具定模侧模具结构示意图；
图9为本发明的侧向抽芯脱模结构示意图；
图10为本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图10，本发明实施例提供一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，包括以下步骤：
S1：利用模拟分析软件对双色车门饰板的注塑过程进行模拟分析，设定特定的分析序列。
在这一步骤中，模拟分析软件被用于对双色车门饰板的注塑过程进行模拟分析。通过设定特定的分析序列，例如填充、保压、热塑性重叠注塑填充、热塑性重叠注塑保压和翘曲，可以获取塑件在注塑过程中的翘曲变形量。这一步骤的目的在于通过模拟分析获取塑件在注塑过程中的变形情况，为后续步骤提供数据支持。
通过模拟分析软件进行注塑过程的模拟分析，可以在实际生产之前预测并优化双色车门饰板的变形情况，有助于提前发现潜在的问题并进行改进，从而减少生产过程中的浪费和成本。
S2：分析得到的翘曲变形量，并将变形后的模型以STL文件格式导出，应用不同比例因子设置反向模型。
在这一步骤中，根据模拟分析得到的翘曲变形量，将变形后的模型导出，并应用不同比例因子设置反向模型。这一过程可以通过模拟分析软件实现，导出的不同比例因子的反向模型将用于后续的网格修复和模拟分析。
通过应用不同比例因子设置反向模型，可以得到不同程度的补偿模型，有助于确定最优的补偿量，并为后续步骤提供数据支持。
S3：将导出的反向模型重新导入到模拟分析软件中，并进行网格修复和模拟分析。
在这一步骤中，导出的反向模型将重新导入到模拟分析软件中，进行网格修复和模拟分析。通过模拟分析软件的功能，可以对反向模型进行修复并进行模拟分析，以进一步评估补偿效果和模型贴合度。
通过对反向模型进行网格修复和模拟分析，可以验证补偿效果并评估模型的贴合度，为确定最优的反向曲面提供数据支持。
S4：通过最小路径搜索算法计算融合点的位置，以及融合点到原始CAD模型的距离作为补偿量。
在这一步骤中，通过最小路径搜索算法计算融合点的位置，并计算融合点到原始CAD模型的距离作为补偿量。这一过程可以通过CAD软件或其他相关软件实现，用于确定最优的反向曲面并计算补偿量。
通过计算融合点的位置和融合点到原始CAD模型的距离，可以确定最优的反向曲面并计算补偿量，为后续的逆向补偿提供依据。
S5：确定最优的反向曲面，以及对翘曲变形最大区域进行逆向补偿。
在这一步骤中，根据计算得到的补偿量，确定最优的反向曲面，并对翘曲变形最大区域进行逆向补偿。逆向补偿的过程将根据补偿量对模型进行修正，以减少翘曲变形的影响。
通过逆向补偿，可以根据补偿量对模型进行修正，减少翘曲变形的影响，提高双色车门饰板的生产精度。
S6：对逆向补偿后的模型进行分型面的优化。
在这一步骤中，对经过逆向补偿后的模型进行分型面的优化。分型面的优化将根据修正后的模型结构，使其更加符合生产要求，提高生产精度并缩短开模周期。
通过对逆向补偿后的模型进行分型面的优化，可以使模具结构更加符合生产要求，提高生产精度并缩短开模周期。
综上所述，本发明提供的双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，通过模拟分析、反向模型设置、逆向补偿等步骤，可以有效预防和修正双色车门饰板在注塑过程中的变形问题，提高生产精度，减少生产成本，具有良好的实用价值。
作为本发明的一种实施方式，模拟分析软件为Moldflow，它可以模拟注塑过程中的填充、保压、冷却和翘曲等各个阶段，提供详细的注塑过程仿真结果。
作为本发明的一种实施方式，步骤S1中的分析序列为“填充+保压+热塑性重叠注塑填充+热塑性重叠注塑保压+翘曲”。
具体的，这种详细的分析序列充分考虑了注塑过程中不同阶段的影响，有助于全面评估双色车门饰板在注塑过程中的变形情况。这些阶段的作用如下：
填充阶段：模拟塑料材料充满模具腔体的过程。在这个阶段，可以分析塑料在模具中的流动情况，预测可能出现的充填不足或过充填等问题。
保压阶段：模拟塑料注射结束后施加的保压过程。保压对于消除可能产生的气泡和提高塑件密实度非常重要。
热塑性重叠注塑填充阶段：针对双色注塑工艺中两种不同颜色或材料的热塑性重叠注塑填充过程进行模拟。这一阶段需要考虑两种材料的交界处形成的熔融界面。
热塑性重叠注塑保压阶段：模拟热塑性重叠注塑填充结束后的保压过程，确保两种材料之间的界面完全融合，避免出现瑕疵。
翘曲阶段：模拟塑件冷却后可能出现的翘曲变形情况。在这个阶段，可以评估塑件在冷却过程中可能发生的变形情况，为后续的补偿提供数据支持。
通过对这些阶段进行详细的模拟分析，可以全面了解双色车门饰板在注塑过程中的变形情况，为后续的补偿和优化提供准确的依据。这种细致的分析序列有助于确保注塑过程的稳定性和双色车门饰板的生产质量。
实施例：
利用Moldflow模拟分析双色车门饰板热塑性塑料重叠注塑过程，设定“填充+保压+热塑性重叠注塑填充+热塑性重叠注塑保压+翘曲”的分析序列，分析塑件的翘曲变形量，如图1所示。
根据上述优化后翘曲变形分析结果，在Moldflow中将变形后的双色车门饰板以STL文件格式并设置不同的比例因子导出反向的翘曲网格模型，设比例因子为σ，导出的反向模型的σ分别为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2，重新导入Moldflow中进行网格修复，设置局部坐标系激活建模基准面，进行模拟分析，定义相同的材料属性，以所得最优的工艺参数组合进行“填充+保压+热塑性重叠注塑填充+热塑性重叠注塑保压+翘曲”分析，得出如图2所示的反向比例因子翘曲变形的结果。
由于成型塑件最终的翘曲变形是结合X，Y，Z方向上的变形综合影响下的结果，因而将通过逆向建模生成不同比列因子的反向曲面，对应的初始模型曲面内以离散控制点处实际得到的一组测量点的统计处理点，视为融合点，如图3所示。融合点到原始CAD模型的距离，可代表该原始曲面在该离散控制点处的补偿量。设原始曲面上的点P0＝(x0,y0,z0)，由于注塑成型过程各类因素的影响，在对等的测量路径下，若干反向曲面在相同的离散点处，得到的测量点一般不重合。以曲面控制离散点对反向曲面进行离散，设反向曲面内对应节点测量的采样点为Pi＝(xi,yi,zi)，其中i＝(2,3,…,n)，设该目标点基于最小路径搜索的融合点为P1＝(x1,y1,z1)，则以融合点P1可由下式求出：
其中，为各采样点到融合点的距离之和，di为第i个反向曲面上的采样点Pi到融合点P1的距离，n为反向曲面的样本数。
经研究表明，融合点P1近似为在同一塑件的翘曲变形结果下，以不同比列因子导出的反向曲面在该测量采样点处所得到的测量点的均值点，即有式：
其中，n是不同比例因子下导出的反向模型数量，(xi，yi，zi)是第i个反向模型的融合点坐标，(x1，y1，z1)是计算得出的最终融合点坐标，该坐标为所有反向模型的融合点坐标的算术平均值，用于表示在同一塑件的翘曲变形结果下，以不同比例因子导出的反向曲面在该离散点处所得到的测量点的均值点，为逆向补偿计算提供参考位置。
以补偿后曲面的初始位置为分析角度，通过计算翘曲量和补偿值间的误差用以表征补偿后的不同曲面的修正精度，从而确定最优的反向曲面。模型翘曲补偿示意如图4所示。
翘曲量和补偿值间的误差的计算：
Δ＝P-Q
式中：P为模型补偿值；Q为补偿模型的翘曲变形量；Δ为反向曲面内该节点的翘曲变形量和初始位置的差值(Δ值越趋于0，表明反向模型变形后越接近原模型)。
受塑料本身特性影响，注塑制品的变形是X，Y方向的收缩变形和Z方向的翘曲变形共同作用的结果。如图5为原始模型与各个反向模型在不同方向上融合点的翘曲误差分布曲线，基于变形预补偿原理，以此对比分析不同比例因子对应的反向模型经翘曲变形后的结果与原始模型的贴合程度。
针对车门饰板翘曲变形最大的区域进行逆向补偿，如图4所示为补偿前后模型外沿节点的位移误差。综合来看，模型逆向补偿前后与原始模型之间的位移误差均值能够控制在0.75mm以下，相比于优化结果，逆向补偿后车门饰板的变形量减低了55％，塑件成型精度大幅提高。如下图6所示为逆向补偿后的车门饰板分型面的优化机理。
注塑模具的设计需兼顾机械结构、材料以及加工制造的合理性、经济性和可行性，为满足企业大批生产，保证高效的自动化，采用“一定模、两动模”方式，用于双色车门饰板重叠注塑成型的模具如图7，8所示。车门饰板的底部由于多个倒扣的存在，成型时此处的结构阻碍塑件的顶出，为使塑件有序地从模内退出，顺利完成侧抽芯的抽出和复位动作的装置，故而增设“滑块+斜导柱”侧向抽芯脱模机构。且其具备结构简单紧凑、易于制造加工、稳定可靠等特点而被广泛使用。如图9所示，设置侧型芯在动模侧，斜导柱在定模，其伴随分型面打开，塑件脱离型腔的时刻，斜导柱同侧型芯间相对运动，实现抽芯动作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用模拟分析软件对双色车门饰板的注塑过程进行模拟分析，设定特定的分析序列；
S2、分析得到的翘曲变形量，并将变形后的模型导出，应用不同比例因子设置反向模型；
S3、将导出的反向模型重新导入到模拟分析软件中，并进行网格修复和模拟分析；
S4、通过最小路径搜索算法计算融合点的位置，以及融合点到原始CAD模型的距离作为补偿量；
S5、确定最优的反向曲面，以及对翘曲变形最大区域进行逆向补偿；
S6、对逆向补偿后的模型进行分型面的优化。
2.根据权利要求1所述的一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，所述模拟分析软件为Moldflow。
3.根据权利要求2所述的一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，所述步骤S1中的分析序列为“填充+保压+热塑性重叠注塑填充+热塑性重叠注塑保压+翘曲”。
4.根据权利要求1所述的一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中变形后的模型以STL文件格式导出。
5.根据权利要求1所述的一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，所述步骤S2中设置的比例因子为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2。
6.根据权利要求1所述的一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中融合点P1的计算公式为：
其中，为各采样点到融合点的距离之和，di为第i个反向曲面上的采样点Pi到融合点P1的距离，n为反向曲面的样本数。
7.根据权利要求1所述的一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，所述步骤S4中融合点P1的均值点计算方法为：
其中，n是不同比例因子下导出的反向模型数量，(xi，yi，zi)是第i个反向模型的融合点坐标，(x1，y1，z1)是计算得出的最终融合点坐标，该坐标为所有反向模型的融合点坐标的算术平均值，用于表示在同一塑件的翘曲变形结果下，以不同比例因子导出的反向曲面在该离散点处所得到的测量点的均值点，为逆向补偿计算提供参考位置。
8.根据权利要求1所述的一种双色车门饰板注塑模具结构变形预补偿方法，其特征在于，所述步骤S5中的翘曲量和补偿值之间的误差计算公式为：
Δ＝P-Q
其中，P为模型补偿值，Q为补偿模型的翘曲变形量，Δ为反向曲面内该节点的翘曲变形量和初始位置的差值。
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