案例分享：如何運用Moldflow解決方向盤塑件製品易開裂的缺陷？

一、引言：

本文主要是對汽車方向盤易開裂、壽命短等缺陷問題的研究、優化。通過運用Moldflow 3D 技術的高仿真性能剖析製品易開裂、壽命短的實質，找出應對方案，為企業實際生產提供優化及參考。

二、斷裂分析概述：

此產品在全國範圍內均有使用，但產品使用壽命在不同地區相差較大，特別是氣候變化越劇烈的地方壽命越短，如拉薩、甘肅等地均出現斷裂的情況。產品為什麼在氣候變化較劇烈的地方容易開裂呢？

開裂產生的原因主要包括高的殘餘應力、結合線的強度不夠以及收縮不均等多方面的因素。對此產品不存在結合線的問題，因此我們主要從殘餘應力和收縮不均這兩方面入手。有針對性的研究和探討，通過研究相互關聯的因素，找到問題的關鍵，進而通過改善設計及工藝來解決產品開裂的根本原因。

三、案例描述：

此產品為汽車方向盤上的塑料製品，材料為 ABS+PC，模具為一模兩件，產品大小不等。整個方向盤尺寸直徑為 380MM,由於產品外觀要求較高，因此進膠方式為一點邊進膠，如圖 1 所示。由於兩產品大小相差較大，因此我們使用順序閥讓兩產品同時填充完成。實際生產中放入金屬骨架嵌件，如圖 2 所示。實際產品使用過程已噴黑色油漆，由於金屬骨架嵌在制品內部，因此我們只能拍攝到製品開裂圖片，不能拍攝到製品斷裂後一分為二的圖片，斷裂區域如圖 3 所示（紅色圈內的一條白線）。

四、案例分析及改善方案：

1.原產品斷裂處的內部結構如圖 4、5 所示，我們可以看到產品結構存在一定的缺陷，將產品與金屬骨架分離並剖開產品如圖 6 所示，我們可以看到產品在充填的過程中無法順利通過骨架凸台處，主要由於此處的角度變化較大，在充填的過程中可能會在凸台的根部困氣。

2.我們看看料流前鋒流經金屬骨架凸台時的流動狀況，如圖 7-1 所示，我們可以看到凸台底部出現困氣現

象，圖 7-2 粉紅色小圈表示可能的困氣位置，無法順利排氣，產裡面所有凸台根部都將會困氣。致使根部氣體的壓力迅速增大，導致氣體周圍的塑料分子受到很大的脹型力，待製品冷卻後此力將以殘餘應力的形式被凍結在裡面了，由於在氣候變化比較劇烈的地方車裡面的溫度變化也較大較頻繁，導致困在制品裡面的氣體產生熱脹冷縮等效應，久之製品內部的殘餘應力必將受到氣體的不斷膨脹而釋放，釋放的結果必然以製品斷裂的形式而終結。

3.我們再看看製品斷裂處的體積收縮的情況，如圖 8-1 所示，我們可以看到斷裂處的體積收縮明顯小於兩側的收縮，因此斷裂處的分子將受到兩側更大的收縮而帶來的拉力，此拉力最終將以內應力的形式被凍結在制品裡面。也可通過對比斷裂處與其兩側的密度來理解，如圖 8-2 所示。釋放的結果同樣以製品斷裂的形式而終結。

4.修改後的新產品如圖 9-1、9-2 所示。在凸台處其角度由原來的 88 度改到現在的 40 度，料流前沿經過此處時不再有困氣現象產生，如圖 10 所示。斷裂處與兩側的體積收縮差也比原來降低了 0.5%左右，如圖11所示。生產出的新產品我們進行了高低溫衝擊試驗，無裂痕產生且綜合性能比原產品高出很多。

五、結論：

方向盤產品雖然結構較簡單，產品內部困氣看起來好像是個小問題，不會有外觀上的影響，但實際使用時卻出現了嚴重的質量問題，最後還要回收不合格產品、重新生產，浪費了大量的人力、物力，嚴重影響到了製品的生產周期。因此我們要在產品開發前期儘早預測出製品的質量問題，優化產品結構，而不是等到真的出現質量問題了才想到修改產品的結構，因此在產品設計階段運用 Moldflow 對產品分析，是很有必要的。同時也樹立了企業的良好形象，為企業贏得了市場競爭力。

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