本文主要是对汽车方向盘易开裂、寿命短等缺陷问题的研究、优化。
通过运用Moldflow 3D 技术的高仿真性能剖析制品易开裂、寿命短的实质，找出应对方案，为企业实际生产提供优化及参考。

二、断裂分析概述：

此产品在全国范围内均有使用，但产品使用寿命在不同地区相差较大，特别是气候变化越剧烈的地方寿命越短，如拉萨、甘肃等地均出现断裂的情况。
产品为什么在气候变化较剧烈的地方容易开裂呢？

开裂产生的原因主要包括高的残余应力、结合线的强度不够以及收缩不均等多方面的因素。
对此产品不存在结合线的问题，因此我们主要从残余应力和收缩不均这两方面入手。
有针对性的研究和探讨，通过研究相互关联的因素，找到问题的关键，进而通过改善设计及工艺来解决产品开裂的根本原因。

三、案例描述：

此产品为汽车方向盘上的塑料制品，材料为 ABS+PC，模具为一模两件，产品大小不等。
整个方向盘尺寸直径为 380MM,由于产品外观要求较高，因此进胶方式为一点边进胶，如图 1 所示。
由于两产品大小相差较大，因此我们使用顺序阀让两产品同时填充完成。
实际生产中放入金属骨架嵌件，如图 2 所示。
实际产品使用过程已喷黑色油漆，由于金属骨架嵌在制品内部，因此我们只能拍摄到制品开裂图片，不能拍摄到制品断裂后一分为二的图片，断裂区域如图 3 所示（红色圈内的一条白线）。

四、案例分析及改善方案：

1.原产品断裂处的内部结构如图 4、5 所示，我们可以看到产品结构存在一定的缺陷，将产品与金属骨架分离并剖开产品如图 6 所示，我们可以看到产品在充填的过程中无法顺利通过骨架凸台处，主要由于此处的角度变化较大，在充填的过程中可能会在凸台的根部困气。

2.我们看看料流前锋流经金属骨架凸台时的流动状况，如图 7-1 所示，我们可以看到凸台底部出现困气现

象，图 7-2 粉红色小圈表示可能的困气位置，无法顺利排气，产里面所有凸台根部都将会困气。
致使根部气体的压力迅速增大，导致气体周围的塑料分子受到很大的胀型力，待制品冷却后此力将以残余应力的形式被冻结在里面了，由于在气候变化比较剧烈的地方车里面的温度变化也较大较频繁，导致困在制品里面的气体产生热胀冷缩等效应，久之制品内部的残余应力必将受到气体的不断膨胀而释放，释放的结果必然以制品断裂的形式而终结。

3.我们再看看制品断裂处的体积收缩的情况，如图 8-1 所示，我们可以看到断裂处的体积收缩明显小于两侧的收缩，因此断裂处的分子将受到两侧更大的收缩而带来的拉力，此拉力最终将以内应力的形式被冻结在制品里面。
也可通过对比断裂处与其两侧的密度来理解，如图 8-2 所示。
释放的结果同样以制品断裂的形式而终结。

4.修改后的新产品如图 9-1、9-2 所示。
在凸台处其角度由原来的 88 度改到现在的 40 度，料流前沿经过此处时不再有困气现象产生，如图 10 所示。
断裂处与两侧的体积收缩差也比原来降低了 0.5%左右，如图11所示。
生产出的新产品我们进行了高低温冲击试验，无裂痕产生且综合性能比原产品高出很多。

五、结论：

方向盘产品虽然结构较简单，产品内部困气看起来好像是个小问题，不会有外观上的影响，但实际使用时却出现了严重的质量问题，最后还要回收不合格产品、重新生产，浪费了大量的人力、物力，严重影响到了制品的生产周期。
因此我们要在产品开发前期尽早预测出制品的质量问题，优化产品结构，而不是等到真的出现质量问题了才想到修改产品的结构，因此在产品设计阶段运用 Moldflow 对产品分析，是很有必要的。
同时也树立了企业的良好形象，为企业赢得了市场竞争力。

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