CAE分析在注塑模具冷卻系統設計中的應用

王蕾，孫育竹

（河南工業職業技術學院機械工程學院，河南 南陽 473009）

CAE分析在注塑模具冷卻系統設計中的應用

王蕾，孫育竹

（河南工業職業技術學院機械工程學院，河南 南陽 473009）

Application of CAE analysis in injection mold cooling system design

在塑料成型的過程中容易產生翹曲等充模缺陷，電話機面殼屬于較薄、形狀復雜、表面要求光潔的塑件。本文的目的是運用CAE技術解決這種產品在冷卻系統設計過程中的一些難點，可以保證產品質量，改進其中的一些設計方法。

CAE；翹曲；方案分析；模具設計

傳統的注塑模設計和制造需要依靠技術人員的經驗，在注塑機上反復地試模修模以達到較好的效果，整個過程時間長、效率低，耗費金錢，適應不了產品提高質量和更新換代的要求，因此有必要引進先進的CAE技術。目前我國有注塑產品生產廠家約一萬家，其中25%～45%需要引入CAE技術，以保證質量，避免因設計失誤引起的翻修。

模具CAE技術日新月異，不同于傳統的模具成型生產方式，能夠縮短模具設計與制造周期，提高產品質量和降低生產成本。作為一種輔助工具，使工程技術人員有效的借助于軟件預先對產品性能、模具結構、成形工藝、數控加工及生產管理進行模擬分析，以便于更好地設計和優化[1]。

1 產品的工藝分析

產品如圖1所示，電話機面板的形狀較復雜，表面光滑。材料選用ABS塑料。此次電話機外殼設計取Ra0.8 μm。該產品為普通日用品，塑件尺寸精度等級選擇為4級。

電話機面板的形狀較復雜，帶有很多不同形狀的孔，保證孔間距和孔的形狀給模具的加工帶了很大的難度。電話機面板的注塑材料首先選用ABS塑料。電話外殼的壁厚2 mm，想讓熔體擁有較佳的充模流程，就要選擇合適的塑件壁厚[2]。該產品大量投產，要求模具壽命在10萬次左右，選用P20作為型腔及型芯材料。

考慮注塑機條件，本模具采用一模一腔的方案。為使充模均勻且澆口痕跡不影響外觀，且經過CAE澆口方案分析，使用正面三個點澆口方案。

圖1 電話機面殼

2 模具冷卻系統的CAE分析

模具的冷卻對產品的質量有直接的影響，冷卻系統設計應使模具在工作中維持適當而且均一的溫度，以免溫度差異太大，造成收縮不均勻，塑件物理力場不平衡，產生比較大的翹曲。

下面將利用華塑CAE軟件對產品的冷卻系統做分析，比較塑件在成型后翹曲現象的大小，選擇其中較佳的方案。根據常用塑料模具冷卻系統的形式，進行兩種方案的設計對比，如圖2所示。A方案，型腔和型芯分別選用三根冷卻水管，直徑為10 mm，在塑件周圍分布。B方案型芯和型腔的冷卻各選用四根冷卻水管，直徑為10 mm，盡量均布。

圖2 冷卻系統設計

經過華塑CAE的充模分析，從產品翹曲大小可對比出哪一種冷卻系統設計更合理。方案A、B的翹曲結果如圖3。明顯看出，方案B的翹曲比較小，可以滿足塑件的精度要求。

綜上所述，此模具冷卻系統采用B方案較好。

3 結束語

通過對CAE模擬分析結果與實際成型塑件實測結果進行比較可知，CAE分析的翹曲變形趨勢與注塑成形試機的結果相近，但有些參數與實際情況有出入，這是理論和實際的差距。因為實際有許多因素的干擾，而理論分析排除了這些干擾因素。但仍可以通過調整保壓壓力和熔體溫度來縮小偏差，得到合格產品。所以CAE技術的確對塑件成型及提高塑件質量有指導作用。但是，在具體實施過程中必須綜合考慮實際情況，才能真正提高塑件質量和生產效率[3]。

本文以殼形塑件為例，展現了CAE技術在模具冷卻系統設計過程的應用，這種技術對提高塑料產品質量，減少模具研發和制造的周期有很大的幫助。

[1] 郭志忠等. CAE技術在數碼相機注塑模中的應用[J]. 塑料工業，2005.33(7)：37～39.

[2] 劉細芬等. CAD/CAE技術在注射模設計中的應用[J]. 現代塑料加工應用，2009.21(4)：55～58.

[3] 陽湘安，等. 壺體注塑模設計[J]. 現代制造工程，2005(12)：77～78.

(P-02)

圖3 翹曲情況對比

TQ320.52

1009-797X(2016)06-0106-02

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.06.040

王蕾（1980-），女，碩士，講師，研究方向為機電、模具設計與制造。

2016-01-29