设计与制造 ・机械研究与应用・ 基于Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ的汽车保险丝盒壳体的结构设计 包雪松 ，顾力强 ，吴开风 （１．上海交通大学机械与动力工程学院，上海２００２４０ ２．李尔中国技术中心机械工程部，上海２０１２０１） 摘要：采用Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ对汽车保险丝盒壳体进行填充、保压、冷却、翘曲仿真分析，获得了最佳浇口位置、最佳流动模 式和最小的翘曲变形。优化了产品结构，并给出合理的注塑工艺参数，缩短了产品开发周期，降低了开发风 险，提高了产品的可靠性，从而达到了降低开发成本，提高产品竞争力的目的。 关键词：Ｍｏｌｄ Ｈｏｗ：汽车保险丝盒；塑料 中图分类号：Ｕ４６４．１４９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７－４４１４（２０１１）０５－００６１－０２ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｆｕｓｅ．．ｂｏｘ ｈｏｕｓｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｂａｏ Ｘｕｅ－ｓｏｎｇ 一，Ｇｕ Ｌｉ－ｑｉａｎｇ ，Ｗｕ Ｋａｉ－ｆｅｎｇ （１．Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｍｅｃａｈｎｉｃａｌ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｌｅａｒ ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｉａｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｅｐ．￣Ｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１２０１，Ｃｈｉａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｆｕｓｅ－ｂｏｘ ｈｏｕｓｉｎｇ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｉｆｌｌｉｎｇ，ｐａｃｋｉｎｇ，ｃｏｏｌｉｎｇ ａｎｄ ｗｒａｐ— ｐｉｎｇ，ｗｈｉｃｈ ｏｂｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｔｅ，ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｆｌｏｗｉｎｇ ｒｅｇｉｍｅ，ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｗｒａｐｐｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｓｅｅｎ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｔｈａｔ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｅｒａｂｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａ・ ｒａｍｅｔｅｒｓ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｏｓｔｓ ａｎｄ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｒｃ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅ－ ￣ｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃ￣ｃＩｅ，ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｒｉｓｋ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｓ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｇｒｄｓ：Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ；ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｆｕｓｅ—ｂｏｘ；ｐｌａｓｔｉｃ １ 引 言 系统的模流分析已经较为完善，但是对于电力系统塑 随着汽车工业发展和全球能源的日益紧缺，汽车 料件的分析较少。在电气系统中，作为分配电流并对 的轻量化Ｌ１ ；节能化与舒适性同时成为大众消费汽 各个块电路提供保护的汽车保险丝盒是重要的电器 车时需要考虑的因素。汽车轻量化主要指导思想是 部件，它壁薄、多通孔、多筋隔，结构复杂，尺寸精度和 在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各总成零 稳定性要求高，传统开发模式周期长、成本高、模具报 部件，持续优化汽车整体性能。在实现汽车轻量化的 废率高。笔者以Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ软件作为仿真分析工具， 过程中，塑料以其减重、安全、节能、美观等特性在汽 对汽车保险丝盒壳体进行模流分析，进而优化其结 车行业有很好的应用前景，主要应用于动力系统、照 构，提高产品的可靠性。 明电器系统、内饰件以及安全系统等ｌＬ２ｊ。 ２数值模型 目前塑料件的设计普遍采用ＣＡＥ分析软件Ｍｏｌｄ （１）将ＣＡＴＩＡ设计的三维模型通过Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ Ｆｌｏｗ对其加工工艺做分析，以便提前发现设计缺陷 的转换模块导人到Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ操作环境中，进行三维 以及生产工艺问题 。国内相关研究有王殿君等 Ｊ 数据的前处理——模型修补、有限元网格划分、网格 对内饰件的浇口、变形、流动状态等进行分析，得出了 质量调整。笔者计算众多仿真的区域为整个三维模 最佳方案；朱昱 Ｊ、林砺宗等 对安全带相关零件进 型，生成总网格数１６１４５４个，网格匹配率达到８９． 行充填、冷却、流动、翘曲分析，寻找出零件可能出现 ９％。网格模型，如图１所示。 的成型缺陷，获得了最佳浇口位置、流道布置和注塑 （２）在Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ中设定边界条件，零件体积为 参数；吴显等－７ Ｊ研究了汽车灯座的注塑缺陷，提出了 ２６７ｃｍ ，基本壁厚２ｍｍ，材料为ＰＰ—ＧＦ２０一ＭＩＯ。设 最优化注射方案；左大平等 对汽车风扇注塑成型 定初始条件：填充时间为１．６ｓ，保压时间４ｓ，由于该 过程进行数值化模拟，并将模拟结果与ＡＴＯＳ测量结 产品尺寸较大，结构复杂，为改善注塑过程的流动状 果进行比较，分析Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ数值化模拟结果的精 态，采用热流道设计，浇口采用 １．８ ｍｌＴＩ点浇口。初 度，证明Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ分析结果的可靠性。 始浇口位置及流道系统配置，如图２所示。． 可以看出，对于汽车内饰件、安全系统以及照明 （３）分析形式如下：充填（ｎｉｔ）、保压（ｐａｃｋ）、冷 收稿日期：２０１ｌ一０７一Ｏ８ 作者简介：包雪松（１９７５－）。男，陕西西安人，工程师，主要从事汽车零部件机构设计方面的研发工作。 ・６１・ 设计与制造 ・机械研究与应用・ 动输出情况。图中，曲线１为采用单通道控制方法 时，质心测量系统耦合运动输出幅度，曲线２为采用 自由度控制方法时，举升平台耦合运动输出幅度。 ０． ０－ ” ｆ．１‘『．”ｒ一 ，倒０． 蓦ｏ． 膝 ＿一 （ａ）牵连输出 （ｂ）台体失稳 孽 ｛Ⅱ－ｏ． 蜂＿ｏ． －ｏ・ ｛ ｛ 图９单通道控制时可能存在的问题 一。二 Ｕ ６结论 图７牵连自由度的输出 针对大型机动车辆质量大、体积大和的特点，应 用重量反应法及自由度控制策略，设计了一个机动车 由图７可见，采用单通道控制方法时由于两个通 辆质量质心测量系统，实现车辆质量和质心位置的测 道之间存在差异，例如伺服阀和液压缸特性差异，会 量。目前，本文研制的质量质心试验系统将通过验收 造成两套驱动系统之间存在位置静态误差，从而使平 并交付使用，为小汽车、客车、工程机械等机动车辆的 台存在其他自由度的输出，根据仿真结果，单通道控 型号研制和技术改进提供服务。经过多次车辆实验 制时两缸静态误差可以达到０．９ｍ＿，ｎ，这种静差可导 检验，机动车辆参数测试平台在安全性、可靠性和测 致平台ｚ向变形０．８９ｎ￣＇ｎ，驱动缸力臂缩短０． 量准确性等方面都达到了较高的水平。 Ｏ００５ｍｍ，如图８所示；而采用自由度控制后，能够使 静态误差减小为０．４ｍｍ，相应的平台Ｚ向变形和驱动 参考文献： 力臂变化都降低一半。 ［１］ 鲍晓峰，丁德榜．汽车质心位置测试方法的研究［Ｊ］．汽车技 ，０．０００５¨ 一Ｉ 术，２００１，４（Ｉ１）：２１－２４． ［２］殷合盛．质量反应法在汽车质心高度测试中的应用［Ｊ］．汽车 技术，１９９９，３（８）：６－７． ［３］海阔，何耀华．汽车质心位置和特征惯量的测量原理分析 图８静态误差对驱动力臂的影响 ［Ｊ］．兵工学报，２００３，６（１）：１１－１８． ［４］Ｄｏｗｌａｔｓｈａｈｉ Ｓ，Ｎａｇａｒａｊ Ｍ．Ａｐｐｌｉｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｏｕｐ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｄｅ— 另一方面，由于质心测量系统航向回转自由度的 ｓｉｇｎ ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ｉｎｄｕｓｔｒｉ￣ｅｎ￣ｎｅｅｉｆｎｇ，１９９８， ３４（１）：２３５－２５５． 刚度不足，如果两套驱动系统存在不同步，将会导致 ［５］赵新通，姜洪洲，韩俊伟．车辆质心位置测量系统的研制［Ｊ］．哈 质心测量系统产生航向回转运动，这对质心测量结果 尔滨商业大学学报（自然科学版）。２００４，２０（３）：３０４－３０６． 产生不利影响，严重时甚至会损坏质心测量系统的支 ［６］ＧＢ／Ｔ １２５３８—２００３两轴道路车辆重心位置的测定［Ｓ］． 撑铰，如图９所示。因此，质量质心测量系统采用自 ［７］丛大成，姜洪洲，韩俊伟，等．大型特种车体质心试验系统［Ｊ］． 由度控制策略具有非常重要的实际意义。 机床与液压，２００５，１（３）：２６－２７． ［８］ Ｍ．Ｔａｒｏｋｈ．Ｏｎ ＯＲｔｐｕｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｌｅ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ［Ｊ］．Ｉｎｔ．Ｊ．Ｃｏｎｔｒｏｌ，１９８０，３１（２）：３９９—４０８． 【上接第６２页） 周大路，何柏林．ＣＡＥ技术在注塑模设计中的应用［Ｊ］．现代制 口位置、最小变形量、最佳流动模式以及最小的体积 造工程，２００６（２）：６２，１２５． 收缩率；清楚的观察到注塑过程中可能产生的问题 王殿君，石连升．基于Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ软件的塑料内饰件注射成型模 点，在设计源头降低了潜在开发风险，确保产品开发 拟［Ｊ］．哈尔滨理工大学学报，２００５，１０（６）：５１－５４． 朱昱．Ｍｏｌｄ Ｈｏｗ软件在汽车零件注塑模具设计中的应用［Ｊ］． 的成功率。 机械，２Ｏｏ９（９）：４０—４２． 林砺宗，邢东仕．基于Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ的汽车安全气囊盖注射成型分 参考文献： 析［Ｊ］．工程塑料应用，２００８，３６（１２）：２９－３３． ［１］ 鲁春艳．汽车轻量化技术的发展现状及其实施途径［Ｊ］．汽车工 吴显，郭超．Ｍｄｄ Ｆｌｏｗ在汽车灯座模具中的应用［Ｊ］．模具 程，２００７（６）：２８—３１． 工业，２０１０，３６（８）：１３－１７． ［２］钱志国，李良．工程塑料在汽车轻量化中的应用进展［Ｊ］．化 左大平，张益华．Ｍｏｌｄ Ｆｌｏｗ模拟结果的精度分析［Ｊ］．模具技术， 工新型材料。２００９。３７（３）：１—４． ２００６（３）：３—７． ・６６・
