随着汽车产量的激增，能源的消耗也随之加剧，汽车轻量化的生产制造理念应运而生。因此，轻量化汽车用新材料的研发也越来越受到重视，开始采用高分子材料、复合材料等新材料代替传统的钢铁材料。塑料不仅能够满足汽车对于其美观度，舒适度，抗老化性能和安全性能的要求，而且在汽车轻量化设计环节起着不可或缺的关键性作用^[1-5] 。近十年来，各类塑料在汽车上的应用也越来越广泛且取得了巨大进步。而在汽车用诸多塑料品种中，各类改性PP材料在汽车上的开发与应用，一直是汽车工业和塑料工业关注的焦点。因为改性PP作为汽车副仪表板的材料，具有熔体流动性能优异、注塑质量高、综合力学性能好、尺寸稳定性好、耐热性能良好等优点，特别是较普通工程塑料具有更好的强度、韧性和美观性，对于提高汽车性能和外观质量，保障汽车使用安全和车身轻量化等都有着积极意义。近年来，将普通聚丙烯经过填充、增韧、共混改性等加工手段再作为原料制作，可以获得满足各种汽车零部件不同功能要求的改性PP，加之其优异的价格性价比，使其在汽车各大总成系统中获得广泛应用。目前，发达汽车工业国家单车PP材料的用量达到近40kg，占整车塑料材料应用量的1/3，成为汽车上所有塑料材料中用量最大的品种^[6-8]。

在我国，由于汽车工业的发展起步较晚，与发达国家相比，其能源和资源消耗较多，污染物排放也比较严重。随着汽车产量和保有量的快速增加，我们不得不关注汽车产业持续发展所必须面临的社会，安全和生态环境等问题。虽然新型材料零部件的应用使得汽车在行驶过程中的油耗降低，在一定程度上节约了能源，也降低了对环境的污染程度，但其原材料的获取和加工制造阶段的能耗以及污染物排放量也将大于对传统材料的获取和制造^[9-12]。谈及加工制造阶段就不得不关注材料成型技术的发展趋势。目前，结合CAE与Taguchi DOE技术来获取成型工艺参数优化组合的方法越来越受到重视。王善凯等人^[13]利用Moldflow软件对比亚迪某型号汽车配件的注塑成型过程的工艺参数进行了分析和优化，通过对汽车配件的成型过程进行分析得出一组较佳的工艺参数组合。孙蒙蒙等人^[14]使用Taguchi DOE和Moldflow数值模拟技术，以体积收缩率变化（体积收缩率的最大值与最小值的差值）以及翘曲量为质量指标，分析工艺参数对制件的质量影响，并得出工艺参数的优化组合。因此，材料成型技术向着高效节能，绿色环保，数字化与智能化的方向发展是必然趋势。

在现代汽车内饰构件的生产中，塑料制品不仅能够降低生产成本、简化生产工艺、满足车内的舒适性以及汽车的安全性，且还可实现汽车的轻量化，减少车辆燃油消耗，提高汽车的环境友好性能。但随着汽车工业的发展，塑料制品的外观质量、成型尺寸和使用性能的要求也越来越高。注塑制品质量受模具设计、材料性能及工艺参数等多种因素的影响，其中成型工艺对模具中熔体行为和最终制品质量有最直接的影响，因此注射成型工艺参数优化一直是注塑成型工艺中的巨大工程。文献^[15]利用Moldflow对模具的浇注系统及冷却系统进行了优化设计，降低注塑件缺陷情况的发生；文献^[16]利用Moldflow对壁厚不均匀的注塑件进行了结构的修正，改善了注塑件的缩痕等成型缺陷，降低了翘曲量。然而上述研究仅是利用Moldflow对模具结构或制件结构进行优化，并未对注塑工艺进行参数分析以及优化。长期以来，工艺参数的设置都是凭借经验获取，导致反复试模多次才能得到较佳的注塑工艺参数。由于注射成型的非线性、多变量的特性，传统的试凑法不仅耗时、耗力、耗资，而且最终往往得不到较为理想的制品质量。因此，在注塑模具开模之前甚至在模具设计之初确定注塑工艺参数，具有一定的实际意义^[17-18]。

综上，通过对于改性PP材料的国内外现状分析以及相关材料特性的了解，确定了本次课题研究的材料为改性PP-TD20。该材料在继承了聚丙烯优良特性的基础上，还具有较高的冲击韧性，耐腐蚀性，且机械性能强韧；又由于用于汽车副仪表板的材料长期暴露在阳光下，所以加入20%滑石粉用于改进其耐热性。因此，本次研究的内容主要以改性PP-TD20汽车副仪表板为分析对象，利用Moldflow软件对副仪表板的注射成型工艺参数进行模拟分析和优化，优化注塑成型过程中的模具温度、熔体温度、充填时间、保压时间及压力等工艺参数。这对于改良汽车材料，提高汽车性能，减轻环境污染以及进一步改善注射成型工艺，缩短模具设计周期，降低模具设计制造成本等方面具有实际效益^[19-24]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1）为了确定实际生产中的注射成型工艺参数，降低模具设计过程中试模、修模的次数，以改性PP-TD20汽车副仪表板为分析对象，利用Moldflow软件建立改性PP-TD20副仪表板的有限元模型。

2)对副仪表板的注射成型工艺参数进行模拟分析和优化,以注塑制件的翘曲变形和体积收缩率为主要参考指标，模拟分析该注塑制件充模流动过程中高温流动熔体的流动行为，优化注塑成型过程中的模具温度、熔体温度、充填时间、保压时间及压力等参数。

3)最终通过均值分析和变量分析、正交试验法、保压曲线优化及拟合等方法得到一个较优的成型工艺参数组合，进一步改善注塑件的成型质量、缩短模具设计周期，降低模具设计制造成本。

2.2 研究目标

1）熟悉改性PP-TD20材料的成型特性和整合各个成型工艺参数对试验目标的相对影响度。