塑
代雷霆等——注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
２０１３年４２卷
料
第２期
注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
代雷霆，李旭东
（兰州理工大学材料科学与工程学院，甘肃，兰州７３００５０）
摘要：以汽车座椅塑料件为例，以有限元软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ与Ａｂａｑｕｓ为技术平台，模拟分析汽车座椅塑料件的注塑成型过程与汽车座椅塑料件在实际工况下的应力分布。利用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件模拟，得到汽车座椅塑料件在成型后的翘曲变形和残留的应力场。再将塑件的残余应力场作为预定义应力场导入到Ａｂａｑｕｓ软件中，在此基础上施加实际的边界条件与载荷，并与无预定义应力场塑件上加载进行对比，研究注塑成型工艺对塑料件力学性能的影响。结果发现，随着模具温度、熔体温度的降低与保压压力的增大，汽车座椅塑料件在服役状态下的应力增大。该研究结果对提高注塑件的结构分析精度将有较大的现实意义。
关键词：注塑成型；汽车座椅塑料；力学性能；Ｍｏｌｄｆｌｏｗ；Ａｂａｑｕｓ
中图分类号：ＴＰ３１９．７２文献标志码：Ａ文章编号：１００１—９４５６（２０１３）０２一０１１５一０３
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆ
ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＦｏｒｍｉｎｇ
Ｐｒｏｃｅｓｓｏｎ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＶｅｈｉｃｌｅＳｅａｔＰｌａｓｔｉｃ
ＤＡＩＬｅｉ—ｔｉｎｇ，ＬＩＸｕ—ｄｏｎｇ
（ＤｅｐａｒｅｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ
ｓｅａｔ
ｐｌａｓｔｉｃ
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ａｓａｎ
ｅｘａｍｐｌｅ，ＭｏｌｄｆｌｏｗａｎｄＡｂａｑｕｓ
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随着汽车向轻量化方向的发展，塑料在汽车上的用量日益增加‘１。Ｊ。塑料件成型后的最终质量与性能决定着它能否正常服役。在注塑成型前，选择适当的注塑原料、模具结构与质量、生产设备以及生产方式都会对注塑产品的质量与性能产生很大影响。当确定这些条件后，注塑成型工艺参数则成为影响注塑产品质量的最大因素４“１。对于绝大多数塑料件设计时，都只是在理想模型的基础上进行力学分析，忽略了注射成型工艺参数对其最终力学性能的影响，但不同的工艺参数对塑料件的力学性能影响是不可忽视的¨１。为了更精确表现塑料件在服役工况下的力学状况，现以一汽车座椅塑料件简化模型为例，使用
椅塑料件的力学性能影响。
ｌ注塑成型分析
１．１
几何模型与网格划分
如图１所示，该模型是在ＣＡＴＩＡ中建立的汽车座椅塑料件
简化模型。塑件的尺寸为：４６３
ｍｍｘ１５７ｍｍ×４０
ｍｍ，壁厚不均
匀，平均壁厚约为２．４ｍｍ。由于要在Ａｂａｑｕｓ中使用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中的数值模型并继承Ｍｏｌｄｆｌｏｗ的应力结果，Ｍｏｌｄｆｌｏｗ三维网格只能划分四面体网格，所以模型在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中划分四面体网格，从而方便继承到Ａｂａｑｕｓ中。在有限元软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中划分３Ｄ四面体网格后的有限元模型如图１，为了优化网格模型，通过３Ｄ网格自动修复向导，修复四面体网格的倒置四面体、折叠面、
有限元软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ与Ａｂａｑｕｓ模拟注塑工艺参数对该汽车座
｝
收稿日期：２０１２—１０—２９
作者简介：代雷霆（１９８８一），男，在读硕士研究生。
通信联系人：李旭东（１９５９一），男，博士（英国），教授，主要研究方向：材料微结构计算学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｘｄ＠ｌｕｔ．ｃｎ。
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第２期
代雷霆等——注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
厚度方向细化不够、内部长度、具有极大体积的四面体、具有高纵横比的四面体、具有极大面间角的四面体。修复后３Ｄ网格
的平均纵横比为５．８，网格总数为４０５１４７。
所示。
表１材料参数
蘸霞
下面是将要分析的４组工艺参数，后３组参数中分别以不
同的模具表面温度、保压压力、熔体温度与第一组对比，说明不
同注塑成型工艺参数对塑料件力学性能的影响。
表２工艺参数
图１
几何模型与网格模型
１．２
浇口位置及工艺参数的设置
根据汽车座椅塑料件对外观的要求，浇口位置应放在塑料
件的下部或者内部；再考虑到缩短流动距离，使塑料熔体同时到达塑料件两端，最终将浇１３放置于塑件下部靠中间位置一１。该分析不对流道进行建模，并不进行冷却分析，即假设模具能够均匀冷却。
有限元模型采用ＧｅｎｅｒｉｃＤｅｆａｕｌｔ的ＰＰ材料，材料参数如表１
，所自因子
１．３
分析结果
工艺１分析结果示意图如图２，具体结果参数对比如表３
所示。
耥
３０００２５００２０００１５．００
眭
１．５０．９０．３
３００
２４１６１４
１０（）（）５・饼）０．００００
００（
（ａ）变形；（１，）沣射他苜处胜力。
图２分析结果示意图
表３Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析结果１２．５
ｓ期间以浇口处最大压力的８０％（２２．４７ＭＰａ）为保压压力
进行保压，在冷却过程１２．５～３２．５ｓ内，注射压力为零。
由表３可以看出，４组工艺参数计算结果的流动前沿温度变化都在可以接受的范围内。工艺１与工艺２对比说明：随着模温的降低，填充压力增大，达到顶出温度的时间减小；工艺１与工艺３对比说明，随着保压压力的降低，翘曲变形增大；工艺４与工艺１对比说明，随着熔体温度的升高，填充压力降低，达
由工艺１的结果图２（ａ）看出塑料件的变形分布，距离浇口越近的位置变形越小，最大变形分布在塑件的两端，这是由于靠近浇口位置的保压效果比塑件两端的保压效果好。图２（ｂ）为工艺ｌ的注射位置处的压力，在填充过程０～２．５ｓ左右，浇口处的压力随时间增大到最大值２８．０９ＭＰａ，在保压过程２．５一
到顶出温度时间增加，变形增大，皆与理论相符‘８“…。
２２．１
应力分析有限元模型
在有限元软件Ａｂａｑｕｓ中进行力学分析的数值模型，是通过
脚本程序提取Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中汽车座椅塑料件模型的节点信息、单
一１１６一
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代雷霆等——注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
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第２期
元信息以及材料信息，并将这些信息转化为Ａｂａｑｕｓ可以识别的输入文件（ＩＮＰＵＴ），即Ａｂａｑｕｓ的数值模型文件。这样处理是为了在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ和Ａｂａｑｕｓ分析中使用同一模型，从而在后面的分析中能够将Ｍｏｌｄｆｌｏｗ的计算结果完整地继承到Ａｂａｑｕｓ中做进一步分析。
对塑料件应力分析的有限元建模过程中施加与物理实验相
模型、边界条件及载荷进行有限元计算；第二组到第五组对应为施加残余应力场的情况，分别是带有工艺１～４成型缺陷的模型，即使用第一节Ｍｏｌｄｆｌｏｗ２种不同工艺分析的结果，通过脚本导出初始应力，根据初始应力计算出塑料件力学分析的预应力场，在预应力场上施加理想模型下的边界条件与载荷。
２．２
Ａｂａｑｕｓ分析结果
如图４分别为５组的Ｍｉｓｅｓ应力结果，从图中可以看到５组
符合的边界条件与载荷，在实验中要求该塑料件承受２００Ｎ的
牵引力，用于体现汽车塑料件的实际服役工况¨４。“。对塑料件施加的边界条件与载荷设置如下：约束塑料件内侧７个位置的３个平移与３个转动自由度，并对加载点沿负ｚ方向加载２００的牵引力，如图３所示。
】７
Ｎ
分析中的Ｍｉｓｅｓ应力大小与分布。
分析应力结果可以看出：５组结果中采用４组工艺参数（即第二组到第五组应力分析）的应力场分布情况基本一致，而与理想模型下分析的结果差异较大。理论模型计算出的最大
加载点加载一２００Ｎ的，Ｊ
‘Ｆ山７个位置进ｉｒ仝约束
ｚｊ’、
Ｍｉｓｅｓ应力为３４．２ＭＰａ，而后４组不同成型工艺计算出的最大Ｍｉｓｅｓ应力分别为３６．５、３９．７、３５．５、３６．７ＭＰａ。说明了注塑过程中造成的残余应力将增大塑件服役状态下的应力。对比第二组与第三组结果发现，由于模具温度过低会导致塑料件内外收缩
不均产生较大的内应力，模具温度从４０℃降至２０℃引起塑件
的应力增大３．４ＭＰａ；对比第二组与第四组结果发现，由于保压压力过高容易使塑件残余应力过高，保压压力从８０％降低到６０％时最大Ｍｉｓｅｓ应力结果降低１ＭＰａ；对比第二组与第五组
图３边界条件与载荷
结果发现，由于降低熔体温度会降低熔体在模腔内的流动能力，并导致注塑件产生较大的内应力，熔体温度从２４０ｏＣ降低到２２０℃时，最大Ｍｉｓｅｓ应力结果升高０．２
ＭＰａ。
根据以上边界条件与载荷设置进行５组有限元分析。第一组为理想模型，即无残余应力场的情况，直接采用上述的有限元
ｋＫ
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¨…蓉冬＿薄§鋈■
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ａ）第一组：（ｂ）第＿组；（ｒ）筇ｉ绑；（ｄ）筇叫组；（Ｐ）痢Ｋ绑
图４
Ｍｉｓｅｓ的５组应力结果
一ｌｌ７一
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雷杨等——聚碳酸亚丙酯／聚乙烯醇共混复合材料的性能
料
２０１３年４２卷第２期
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ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ）
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ｐｏｌｙａｍｉｄｅ－６
Ｐｏｏｍａｌａｉ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄ
ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ
ａｌｃｏｈｏｌ
ｏｆ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ
ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ
ｆｏｒｍｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｐｙｌｅｎｅｏｘｉｄｅａｎｄｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｅｍｐｌｏｙｉｎｇ
ａ
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ｚｉｎｃ
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ｐｏｌｙ（３一ｈｙｄｒｏｘｙｂｕｔｙｒａｔｅ—ＣＯ－３－ｈｙｄｒｏｘｙｈｅｘａｎｏａｔｅ）
ｗｉｔｈ
ｆｏｒｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙｂｌｅｎｄｉｎｇｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ［１６］ＸｉＣｈｅｎ，Ｓ
Ｊ
Ｗａｎｇ，ＭＸｉａｏ，ｅｔ
ｏｆ
ａ１．Ｍｉｓｃｉｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ａｎｄ
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ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｂｌｅｎｄｓＵＨＭＷ—ＰＰＣ／ＰＶＡ／ＥＶＯＨ［Ｊ］．
ＸＬ，ＬｉＲＫＹ，ＣａｏＹＸ，ｅｔａ１．Ｅｓｓｅｎｔｉａｌｗｏｒｋｏｆｆｒａｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ．２０１１．１８：７１５—７２０．
（本文编辑ＬＹＺ）
ｆｏｒｓｔａｒｃｈｆｉｌｌｅｄ
ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
（上接１１７页）
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结论
采用脚本程序实现从Ｍｏｌｄｆｌｏｗ到Ａｂａｑｕｓ模型的导入，分别
在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中建立了注塑成型模型与Ａｂａｑｕｓ中建立应力分析模型，分析在实际工况下，模具温度对汽车座椅塑料件力学性能的影响。结果发现：注塑成型工艺会改变塑料件在服役工况下
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的应力分布，且随着模具温度与熔体温度的降低与保压压力的
增大，汽车座椅塑料件在服役状态下的应力增大。为了获得效果更好的汽车座椅塑料件，在选取注塑成型工艺参数时，需要选择相对较高的模具温度和熔体温度，较低的保压压力。结合使用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ与Ａｂａｑｕｓ软件可以得到更精确的塑件应力分析结果。此方法有效地结合了塑料件成型过程与服役状况的模拟过程，对实际工程应用有一定的指导意义。
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一８７一
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代雷霆等——注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
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注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
代雷霆，李旭东
（兰州理工大学材料科学与工程学院，甘肃，兰州７３００５０）
摘要：以汽车座椅塑料件为例，以有限元软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ与Ａｂａｑｕｓ为技术平台，模拟分析汽车座椅塑料件的注塑成型过程与汽车座椅塑料件在实际工况下的应力分布。利用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ软件模拟，得到汽车座椅塑料件在成型后的翘曲变形和残留的应力场。再将塑件的残余应力场作为预定义应力场导入到Ａｂａｑｕｓ软件中，在此基础上施加实际的边界条件与载荷，并与无预定义应力场塑件上加载进行对比，研究注塑成型工艺对塑料件力学性能的影响。结果发现，随着模具温度、熔体温度的降低与保压压力的增大，汽车座椅塑料件在服役状态下的应力增大。该研究结果对提高注塑件的结构分析精度将有较大的现实意义。
关键词：注塑成型；汽车座椅塑料；力学性能；Ｍｏｌｄｆｌｏｗ；Ａｂａｑｕｓ
中图分类号：ＴＰ３１９．７２文献标志码：Ａ文章编号：１００１—９４５６（２０１３）０２一０１１５一０３
Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆ
ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＦｏｒｍｉｎｇ
Ｐｒｏｃｅｓｓｏｎ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＶｅｈｉｃｌｅＳｅａｔＰｌａｓｔｉｃ
ＤＡＩＬｅｉ—ｔｉｎｇ，ＬＩＸｕ—ｄｏｎｇ
（ＤｅｐａｒｅｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬａｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ，Ｇａｎｓｕ７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅ
ｓｅａｔ
ｐｌａｓｔｉｃ
ｓｅａｔ
ａｓａｎ
ｅｘａｍｐｌｅ，ＭｏｌｄｆｌｏｗａｎｄＡｂａｑｕｓ
ｓｔｒｅｓｓ
ｓｏｆｔｗａｒｅｗｅｒｅｔａｋｅｎ
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ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ
ｓｉｍｕｌａｔｅｄｇｏｔｔｅｎｂｙ
ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ
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ｓｔｒｅｓｓ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
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随着汽车向轻量化方向的发展，塑料在汽车上的用量日益增加‘１。Ｊ。塑料件成型后的最终质量与性能决定着它能否正常服役。在注塑成型前，选择适当的注塑原料、模具结构与质量、生产设备以及生产方式都会对注塑产品的质量与性能产生很大影响。当确定这些条件后，注塑成型工艺参数则成为影响注塑产品质量的最大因素４“１。对于绝大多数塑料件设计时，都只是在理想模型的基础上进行力学分析，忽略了注射成型工艺参数对其最终力学性能的影响，但不同的工艺参数对塑料件的力学性能影响是不可忽视的¨１。为了更精确表现塑料件在服役工况下的力学状况，现以一汽车座椅塑料件简化模型为例，使用
椅塑料件的力学性能影响。
ｌ注塑成型分析
１．１
几何模型与网格划分
如图１所示，该模型是在ＣＡＴＩＡ中建立的汽车座椅塑料件
简化模型。塑件的尺寸为：４６３
ｍｍｘ１５７ｍｍ×４０
ｍｍ，壁厚不均
匀，平均壁厚约为２．４ｍｍ。由于要在Ａｂａｑｕｓ中使用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中的数值模型并继承Ｍｏｌｄｆｌｏｗ的应力结果，Ｍｏｌｄｆｌｏｗ三维网格只能划分四面体网格，所以模型在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中划分四面体网格，从而方便继承到Ａｂａｑｕｓ中。在有限元软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中划分３Ｄ四面体网格后的有限元模型如图１，为了优化网格模型，通过３Ｄ网格自动修复向导，修复四面体网格的倒置四面体、折叠面、
有限元软件Ｍｏｌｄｆｌｏｗ与Ａｂａｑｕｓ模拟注塑工艺参数对该汽车座
｝
收稿日期：２０１２—１０—２９
作者简介：代雷霆（１９８８一），男，在读硕士研究生。
通信联系人：李旭东（１９５９一），男，博士（英国），教授，主要研究方向：材料微结构计算学。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｘｄ＠ｌｕｔ．ｃｎ。
塑
２０１３年４２卷
料
第２期
代雷霆等——注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
厚度方向细化不够、内部长度、具有极大体积的四面体、具有高纵横比的四面体、具有极大面间角的四面体。修复后３Ｄ网格
的平均纵横比为５．８，网格总数为４０５１４７。
所示。
表１材料参数
蘸霞
下面是将要分析的４组工艺参数，后３组参数中分别以不
同的模具表面温度、保压压力、熔体温度与第一组对比，说明不
同注塑成型工艺参数对塑料件力学性能的影响。
表２工艺参数
图１
几何模型与网格模型
１．２
浇口位置及工艺参数的设置
根据汽车座椅塑料件对外观的要求，浇口位置应放在塑料
件的下部或者内部；再考虑到缩短流动距离，使塑料熔体同时到达塑料件两端，最终将浇１３放置于塑件下部靠中间位置一１。该分析不对流道进行建模，并不进行冷却分析，即假设模具能够均匀冷却。
有限元模型采用ＧｅｎｅｒｉｃＤｅｆａｕｌｔ的ＰＰ材料，材料参数如表１
，所自因子
１．３
分析结果
工艺１分析结果示意图如图２，具体结果参数对比如表３
所示。
耥
３０００２５００２０００１５．００
眭
１．５０．９０．３
３００
２４１６１４
１０（）（）５・饼）０．００００
００（
（ａ）变形；（１，）沣射他苜处胜力。
图２分析结果示意图
表３Ｍｏｌｄｆｌｏｗ分析结果１２．５
ｓ期间以浇口处最大压力的８０％（２２．４７ＭＰａ）为保压压力
进行保压，在冷却过程１２．５～３２．５ｓ内，注射压力为零。
由表３可以看出，４组工艺参数计算结果的流动前沿温度变化都在可以接受的范围内。工艺１与工艺２对比说明：随着模温的降低，填充压力增大，达到顶出温度的时间减小；工艺１与工艺３对比说明，随着保压压力的降低，翘曲变形增大；工艺４与工艺１对比说明，随着熔体温度的升高，填充压力降低，达
由工艺１的结果图２（ａ）看出塑料件的变形分布，距离浇口越近的位置变形越小，最大变形分布在塑件的两端，这是由于靠近浇口位置的保压效果比塑件两端的保压效果好。图２（ｂ）为工艺ｌ的注射位置处的压力，在填充过程０～２．５ｓ左右，浇口处的压力随时间增大到最大值２８．０９ＭＰａ，在保压过程２．５一
到顶出温度时间增加，变形增大，皆与理论相符‘８“…。
２２．１
应力分析有限元模型
在有限元软件Ａｂａｑｕｓ中进行力学分析的数值模型，是通过
脚本程序提取Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中汽车座椅塑料件模型的节点信息、单
一１１６一
塑
代雷霆等——注塑成型工艺对汽车座椅塑料件力学性能的影响
２０１３年４２卷
料
第２期
元信息以及材料信息，并将这些信息转化为Ａｂａｑｕｓ可以识别的输入文件（ＩＮＰＵＴ），即Ａｂａｑｕｓ的数值模型文件。这样处理是为了在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ和Ａｂａｑｕｓ分析中使用同一模型，从而在后面的分析中能够将Ｍｏｌｄｆｌｏｗ的计算结果完整地继承到Ａｂａｑｕｓ中做进一步分析。
对塑料件应力分析的有限元建模过程中施加与物理实验相
模型、边界条件及载荷进行有限元计算；第二组到第五组对应为施加残余应力场的情况，分别是带有工艺１～４成型缺陷的模型，即使用第一节Ｍｏｌｄｆｌｏｗ２种不同工艺分析的结果，通过脚本导出初始应力，根据初始应力计算出塑料件力学分析的预应力场，在预应力场上施加理想模型下的边界条件与载荷。
２．２
Ａｂａｑｕｓ分析结果
如图４分别为５组的Ｍｉｓｅｓ应力结果，从图中可以看到５组
符合的边界条件与载荷，在实验中要求该塑料件承受２００Ｎ的
牵引力，用于体现汽车塑料件的实际服役工况¨４。“。对塑料件施加的边界条件与载荷设置如下：约束塑料件内侧７个位置的３个平移与３个转动自由度，并对加载点沿负ｚ方向加载２００的牵引力，如图３所示。
】７
Ｎ
分析中的Ｍｉｓｅｓ应力大小与分布。
分析应力结果可以看出：５组结果中采用４组工艺参数（即第二组到第五组应力分析）的应力场分布情况基本一致，而与理想模型下分析的结果差异较大。理论模型计算出的最大
加载点加载一２００Ｎ的，Ｊ
‘Ｆ山７个位置进ｉｒ仝约束
ｚｊ’、
Ｍｉｓｅｓ应力为３４．２ＭＰａ，而后４组不同成型工艺计算出的最大Ｍｉｓｅｓ应力分别为３６．５、３９．７、３５．５、３６．７ＭＰａ。说明了注塑过程中造成的残余应力将增大塑件服役状态下的应力。对比第二组与第三组结果发现，由于模具温度过低会导致塑料件内外收缩
不均产生较大的内应力，模具温度从４０℃降至２０℃引起塑件
的应力增大３．４ＭＰａ；对比第二组与第四组结果发现，由于保压压力过高容易使塑件残余应力过高，保压压力从８０％降低到６０％时最大Ｍｉｓｅｓ应力结果降低１ＭＰａ；对比第二组与第五组
图３边界条件与载荷
结果发现，由于降低熔体温度会降低熔体在模腔内的流动能力，并导致注塑件产生较大的内应力，熔体温度从２４０ｏＣ降低到２２０℃时，最大Ｍｉｓｅｓ应力结果升高０．２
ＭＰａ。
根据以上边界条件与载荷设置进行５组有限元分析。第一组为理想模型，即无残余应力场的情况，直接采用上述的有限元
ｋＫ
ｒＰＰｒＰＰＰＰＰｒ
¨…蓉冬＿薄§鋈■
Ｐｒｒ州㈣酵
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‰瓣姗
麓黧释圈圈圈
夕
ａ）第一组：（ｂ）第＿组；（ｒ）筇ｉ绑；（ｄ）筇叫组；（Ｐ）痢Ｋ绑
图４
Ｍｉｓｅｓ的５组应力结果
一ｌｌ７一
塑
雷杨等——聚碳酸亚丙酯／聚乙烯醇共混复合材料的性能
料
２０１３年４２卷第２期
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ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ）
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Ｐｏｏｍａｌａｉ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄ
ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ
ａｌｃｏｈｏｌ
ｏｆ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ
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ａ
ｂｌｅｎｄｓ：Ｐｈｙｓｉｃｏ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ｚｉｎｃ
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Ｐｏｌｙｍｅｒ
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ｐｒｏｐｅｒｔｙ
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ｗｉｔｈ
ｆｏｒｂｌｏｏｄｖｅｓｓｅｌｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙｂｌｅｎｄｉｎｇｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ［１６］ＸｉＣｈｅｎ，Ｓ
Ｊ
Ｗａｎｇ，ＭＸｉａｏ，ｅｔ
ｏｆ
ａ１．Ｍｉｓｃｉｂｉｌｉｔｙ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ａｎｄ
ｃａｒｂｏｎａｔｅ）［Ｊ］．Ｅｕｒｏｐｅａｎ［７］Ｗａｎｇ
ＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２００７，４３：２９７５—２９８６．
ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅｂｌｅｎｄｓＵＨＭＷ—ＰＰＣ／ＰＶＡ／ＥＶＯＨ［Ｊ］．
ＸＬ，ＬｉＲＫＹ，ＣａｏＹＸ，ｅｔａ１．Ｅｓｓｅｎｔｉａｌｗｏｒｋｏｆｆｒａｃｔｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ．２０１１．１８：７１５—７２０．
（本文编辑ＬＹＺ）
ｆｏｒｓｔａｒｃｈｆｉｌｌｅｄ
ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅｃａｒｂｏｎａｔｅ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
（上接１１７页）
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结论
采用脚本程序实现从Ｍｏｌｄｆｌｏｗ到Ａｂａｑｕｓ模型的导入，分别
在Ｍｏｌｄｆｌｏｗ中建立了注塑成型模型与Ａｂａｑｕｓ中建立应力分析模型，分析在实际工况下，模具温度对汽车座椅塑料件力学性能的影响。结果发现：注塑成型工艺会改变塑料件在服役工况下
［７］
晋刚，赵新亮．注射成型纤维增强试样的机械性能模拟［Ｊ］．塑料，
２０１１，４０（１）：１２８—１２９．
的应力分布，且随着模具温度与熔体温度的降低与保压压力的
增大，汽车座椅塑料件在服役状态下的应力增大。为了获得效果更好的汽车座椅塑料件，在选取注塑成型工艺参数时，需要选择相对较高的模具温度和熔体温度，较低的保压压力。结合使用Ｍｏｌｄｆｌｏｗ与Ａｂａｑｕｓ软件可以得到更精确的塑件应力分析结果。此方法有效地结合了塑料件成型过程与服役状况的模拟过程，对实际工程应用有一定的指导意义。
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