基于hypermeh和blowview的汽车塑料燃油箱吹塑成型数值模拟

对于汽车塑料燃油箱制造来说，吹塑成型数值模拟是必不可少的分析工具，它能够对汽车塑料燃油箱的几何形状、模具以及工艺参数的进行优化而得到比较合理的产品。因此，吹塑模拟对于汽车塑料燃油箱的前期开发设计，以及生产都有一定的指导意义。

众所周知，数值模拟分析的首要条件是对模拟对象进行建模。吹塑模拟也不例外， CAD数据模型直接导出的STL三角片体可以进行吹塑模拟低级版本计算，但要进行吹塑模拟高级版本计算，需要使用hypermesh进行模型处理。

Hyperworks中的高性能的有限元处理器Hypermesh的前后处理功能强大，而且应用十分广泛，可以说它的前处理在计算机辅助工程中无处不在，功能全面而且优秀。

  在塑料吹塑成型行业特别是油箱吹塑行业，加拿大材料科学研究院的blowview用于吹塑成型工艺方面的模拟，与工艺结合能够预测产品的重量和壁厚分布。

1、          有限元模型的建立

不同于注射或者挤出等常规成型数值模拟，吹塑成型数值模拟需要上下模具（也有称左右模具），以及特殊成型工艺需要中间模具，外加塑料燃油箱本体模型，这些模型都选用STP格式的数据，而且经过Hypermesh前处理处理得到的网格模型作为吹塑成型数值模拟的输入。

本文以某型号汽车塑料燃油箱为例，介绍汽车塑料燃油箱成型模具以及燃油箱本体有限元模型的建立的过程。

1.1几何模型导入

先导入上下模和本体共3个component，均用壳单元格式分别对三个模型进行几何处理。导入的hypermesh的CAD几何模型见图所示。

由于进行吹塑模拟时，模具和油箱本体的坐标与车身坐标很难一致，所以需要先在hypermesh中对模型进行位置调整，即利用translate和rotate功能进行坐标变换，使得两种坐标一致。

1.2几何模型检查和清理

将导入的模型进行几何检查和几何清理，几何检查主要是看是否有未缝合的面或者有缺失或者多余的面，这个由hypermesh里的edges进行检查，检查出有问题的地方就要进行修补或者删除等，由于吹塑模拟对于成型模具及本体的形状要求比较高，所以要在能画网格的前提下尽可能保留原模型的形状和尺寸等。

1.3网格划分

将清理后的模型进行网格划分，由于吹塑模拟的特殊性，所以本体、上下半模均采用壳单元，网格类型为S3，得到的网格如图所示。

                                                             燃油箱本体的网格部分模型

   由于吹塑模拟的特殊性，所以只在hypermesh里划分网格，然后将模型导出，不需要定义边界条件和材料属性。

2、          吹塑成型模拟

2.1模型和材料的选择

在前期网格处理好之后，模型以及材料的选择需要在blowview里完成，由于油箱材料有6层，从最外层到最内层分别为：HDPE Lupolen 4261A、HDPE Lupolen 4261A+EVOH Recycled、LLDPE Generic、EVOH Generic、LLDPE Generic、HDPE Lupolen 4261A，按照各层的比例进行输入，主要原料HDPE在主机模头中的流动选用Carreau模型，成型选用K-BKZ(6)模型。

2.2吹塑模拟的工艺流程

吹塑成型模拟与吹塑成型工艺是密不可分的，吹塑成型的工艺流程如下：

2.3blowview模拟的工作流程

  对于blowview软件来说，进行油箱吹塑模拟分析的流程图如下：

2.4 吹塑模拟结果

型坯挤出                    型坯拉伸

型坯钳制                           合模+预吹

       高压吹                         燃油箱本体

3、          实验结果与吹塑成型模拟结果对比

   对比吹塑模拟结果主要从重量、壁厚来进行比对，重量结果的值对比比较容易，只要把实际结果和测量结果对比一下，模拟得到的重量结果重量为8.628kg，任意取44个样品平均重量为8.652kg，模拟值与实际值的偏差为0.28%。对于重量来说，这个偏差是很小的一个数值。

吹塑模拟壁厚分布结果中燃油箱壁厚信息均写入了由hypermesh划分网格得到的node的状态参量，在需要得到具体某点的壁厚时，必须在几何清理时专门在那点上留下point，就可以详细的得到该点的壁厚。通过实际画线测量后，根据测量后的距离再到模型上的特定位置划分生成节点以与实际节点对应，然后用测厚仪测量实际点的壁厚结果，在模拟壁厚结果上对应该点壁厚，并计算模拟值与实际值的偏差值。偏差值如下图所示，基本上都在10%以内。

4、          结论

1、  通过吹塑模拟软件blowview9.0计算能够模拟实际工艺过程。

2、  通过吹塑模拟软件blowview9.0计算得到的燃油箱本体的重量结果偏差很小，所以重量结果在实际生产中有一定的指导意义。

3、通过画线测量实际网格线的尺寸，根据这个尺寸在模型画网格时生成几何线，进而生成point，这种方法可以让实际点和模拟点比较好的对应。

4、吹塑模拟软件blowview9.0计算得到的燃油箱本体的壁厚结果与实际比对结果偏差也比较小，模拟的壁厚分布情况对实际生产也有一定的现实指导意义。