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1、预变形设计是关键

汽车空气和水箱产品塑料模具的设计和制造质量控制比普通模具更为复杂，因为这类零件通常采用PA6（PA66）+GF（30-35%）复合材料成型，而这种材料在成型过程中容易变形，导致产品尺寸容易超出公差范围。因此，熟悉其变形规律，并在设计初期基于经验和CAE分析结果进行预变形设计，已成为模具制造成功的关键。

Enuo模具团队拥有超过10年的预变形模具制造经验，曾服务于法雷奥、马勒-贝洱、德尔福等世界知名汽车零部件客户。在此，我们简要介绍我们在汽车空气和水箱模具制造方面的经验。当然，不同的公司有不同的做法，如果您有任何不同意见，也欢迎与我们交流。

2、分析零件图，明确产品的关键区域和尺寸。

收到客户的产品图纸后，首先要了解产品的重要区域及其关键尺寸，然后重点关注这些重要部分，例如产品的“端面”（对“端面”的直线度、平面度和形状尺寸公差要求最为严格，产品其他部分的尺寸也会随之变化）、“管口”区域（“管口”的尺寸也非常重要，通常需要满足定位、圆柱度和尺寸公差的要求）以及产品的“凸台”和“U形”加强筋等，如下图所示：

对于新模具，需对产品进行预变形（根据经验和CAE分析，预先在预估变形的反方向上进行“材料补偿”，以便在实际变形后进行修正）。模具试模后，根据产品成型的实际变形情况进行一些小的修改，以修正塑料的几何形状、位置等。

3、绘制产品图。

为了便于未来模具优化，我们需要根据客户产品自行绘制新的3D产品数据（需保留重要参数）。确定产品变形值后，结合模流分析和经验对产品数据进行修改，以下是经验变形趋势：

在重新绘制模具的过程中，以下是一些值得分享的技巧：始终从绘制“基端面”区域开始，根据变形值绘制产品边缘的直线度和平面度曲线，并参考这些曲线对直线度曲面进行“拉伸”（UG命令）。平面度曲面则使用“边界”（UG命令）完成。这一步骤非常重要，为了便于后续修改，请先绘制曲线，不要直接对曲面进行“拉伸”（UG命令），然后利用直线度曲面的变形，通过“偏移”（UG命令）获得产品形状。为了避免在后续模具优化过程中修改过多模具零件，请在产品“基端面”区域进行塑料材料切割，然后在T1-T3阶段根据实际产品变形（加上塑料）进行恢复。

提示可能有用：

1. 尽量不要直接复制客户产品的轮廓曲面，尽量自行绘制。这样，后续的模具修改（包括壁厚）会更容易调整。如果形状直接复制客户产品，经过多次修改后，3D数据会发生变形。
2. 在绘制过程中，尽可能多地核对客户的 2/3D 产品数据，以防止出现差异。

4、产品重要部分的可能变形趋势

1、产品“基端面”的变形

尽可能在初期对塑料材料进行减薄处理，可以最大程度地避免模具零件的返工。下图红线显示了产品的预计变形趋势。请注意，“凸台”或“U形”加强筋或相关材料应与“基体端面”一起移动（凸台下方的部分材料向下移动0.5mm，则“凸台”也应向下移动0.5mm），然后再绘制其他部分。建议使用“曲面”（UG命令）绘制这些部分。

2、“管口”产品变形

管根处的“R”半径形状应与客户产品数据完全一致，因为该“R”半径会影响产品关键区域的强度。通常情况下，应先对圆形管材进行侧向塑性减薄，然后根据实际变形情况调整数值；对于较大尺寸的管材，可以预先设计成椭圆形。

3、产品“U”形塑料钻头变形

U形塑料件也需要进行约2-3度的变形，U形肋条的中间区域也需要进行侧向材料切割（图1）。所有产品图纸绘制完成后，再设计“R”半径（也是为了方便修改，因为有时“R”半径的重新设计会失败或耗时较长）。如果客户3D数据中的某些几何形状没有倒角，我们可以进行倒角，前提是它们不影响零件组装（大多数客户希望尖锐的形状使用“R”半径进行倒角）。此外，产品主体上一些突出的几何形状尺寸较大，这类产品的变形需要更加注意平行度和垂直度（图2）。

5、结论

以上是我们自身在设计汽车气罐和水箱“易变形”产品模具方面的经验。完成这一步，我认为就成功了一半，那么另一半在哪里呢？请关注下周本文的下一部分“你知道如何制作预变形模具吗？——制造部分”。
好的，亲爱的读者们。非常感谢你们抽出时间阅读本文。期待在下一期再见！