汽車零件注塑模具的CAE分析及設(shè)計研究

劉世能

摘要：新時期我國汽車制造行業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提升，對汽車零件性能優(yōu)化產(chǎn)生了積極的影響。在此背景下，為了確保汽車零件注塑模具的應(yīng)用有效性，增強其實踐應(yīng)用效果，則需要注重其CAE分析與設(shè)計，積極開展與之相關(guān)的研究工作?；诖耍疚木推嚵慵⑺苣＞叩腃AE分析及設(shè)計展開論述。

關(guān)鍵詞：汽車零件；注塑模具；CAE；設(shè)計；生產(chǎn)水平

中圖分類號：u463 文獻標識碼：HTA

注重汽車零件注塑模具的CAE分析及設(shè)計研究，有利于保持這類模具應(yīng)用過程中良好的功能特性，確保汽車零件注塑模具的應(yīng)用有效性，從而為汽車制造行業(yè)生產(chǎn)效率提高提供保障。因此，需要結(jié)合汽車零件注塑模具的實際情況，在其分析中引入CAE并加以使用，且在有效設(shè)計理念、設(shè)計方式等要素的支持下，完善這類模具設(shè)計方案，促使汽車零件注塑模具實踐應(yīng)用中能夠達到預(yù)期效果。

1 實踐中的流體數(shù)學(xué)物理模型構(gòu)建

所謂的CAE，是計算機輔助工程的簡稱，應(yīng)用過程中能夠把工程的各個環(huán)節(jié)有機地組織起來。在CAE技術(shù)的支持下，實現(xiàn)了相關(guān)信息的集成，并使集成后的信息能夠在工程的整個生命周期中發(fā)揮出應(yīng)有的作用。實踐中若使用了CAE技術(shù)，則需要了解與之相關(guān)的內(nèi)容。這些內(nèi)容包括：（1） CAE技術(shù)作用下的有限元法主要對象是零件級，包括結(jié)構(gòu)剛度、強度分析、非線性和熱場計算等內(nèi)容；（2） CAE技術(shù)作用下的仿真技術(shù)主要對象是分系統(tǒng)或系統(tǒng)，包括虛擬樣機、流場計算和電磁場計算等內(nèi)容；（3） CAE作用下的優(yōu)化設(shè)計主要對象是結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)[1]。

基于CAE的汽車零件注塑模具分析，為了發(fā)揮出CAE技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，并得到理想的分析結(jié)果，則需要注重流體數(shù)學(xué)物理模型的構(gòu)建。在這類模型的作用下，能夠為汽車零件注塑模具設(shè)計工作開展打下基礎(chǔ)，并體現(xiàn)出這類模具設(shè)計中的物質(zhì)、能量的守恒，確保其設(shè)計方案應(yīng)用中的合理科學(xué)性。在構(gòu)建汽車零件注塑模具流體模型的過程中，需要加強CAE技術(shù)使用，且在流體數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)理論知識、豐富實踐經(jīng)驗等要素的配合作用下，確保該模型構(gòu)建有效性，進而使人們能夠提高對汽車零件注塑模具的正確認識[2] 。

2 實踐中的澆注系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化

在對汽車零件注塑模具進行設(shè)計時，為了得到理想的設(shè)計方案，則需要關(guān)注澆鑄系統(tǒng)。該系統(tǒng)是對流道進行的完善重要步驟，是連接模具注塑流道與型腔之間的通道，對于產(chǎn)品成型質(zhì)量有著直接的影響。實踐中在進行澆鑄系統(tǒng)設(shè)計工作時，需要考慮產(chǎn)品質(zhì)量可靠性方面的要求，并開展相應(yīng)的研究工作，使得這類系統(tǒng)作用下的注塑模具設(shè)計更具科學(xué)性，且能使實踐過程中的汽車零件模具能夠具有良好的功能特性，從而提升其應(yīng)用價值，降低其應(yīng)用中的問題發(fā)生率。在澆注系統(tǒng)設(shè)計過程中，應(yīng)做到：（1）設(shè)計中應(yīng)合理調(diào)整流道尺寸，從而滿足澆注系統(tǒng)設(shè)計要求；（2）為了降低澆注系統(tǒng)的設(shè)計成本，避免對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響，則應(yīng)重視CAE技術(shù)使用，確保澆注系統(tǒng)應(yīng)用中的性能可靠性；（3）汽車零件注塑模具澆注系統(tǒng)設(shè)計中也應(yīng)考慮與該系統(tǒng)相關(guān)的主流道、分流道、冷料井等組成部分的功能特性，并通過對該系統(tǒng)設(shè)計過程的嚴格把控，從而提高其設(shè)計質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上，能夠為汽車零件注塑模具質(zhì)量可靠性增強提供保障[3]。

澆鑄系統(tǒng)設(shè)計中進行流道尺寸調(diào)整時，為了實現(xiàn)對其中產(chǎn)生成本費用的有效控制，并滿足注塑模具質(zhì)量方面的要求，則應(yīng)加強CAE技術(shù)使用，滿足澆鑄系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計要求。在此期間，需要設(shè)計人員借助CAE技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，對澆鑄系統(tǒng)設(shè)計中分流道的最佳尺寸進行分析，從而滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。同時，基于CAE的澆鑄系統(tǒng)設(shè)計，有利于簡化其設(shè)計流程，使得汽車零件注塑模具澆鑄系統(tǒng)設(shè)計水平能夠逐漸提升，并提高注塑模具質(zhì)量。

3 實踐中分流道設(shè)計的注意事項

通過對CAE技術(shù)的合理運用，在分流道設(shè)計工作開展中，為了降低其設(shè)計問題發(fā)生率，則需要明確其中的注意事項。具體包括：（1）在汽車零件注塑模具成型的過程中，需要控制好分流道的截面積，使其分布更加緊湊，并保持合理的間距；（2）在滿足設(shè)計合理性要求的前提條件下，需要控制好分流道長度，并通過對系統(tǒng)整體布局的考慮，處理好分流道設(shè)計中的細節(jié)問題，從而完善其設(shè)計方案，給予汽車零件注塑模具設(shè)計水平提升必要的支持Ⅲ。

4 實踐中的冷卻系統(tǒng)設(shè)計

4.1 實踐中的冷卻分析作用

在汽車零件注塑模具CAE分析及設(shè)計工作開展中，為了確保其中的冷卻系統(tǒng)設(shè)計合理性，則需要了解實踐中的冷卻分析作用。具體包括：（1）結(jié)合冷熱系統(tǒng)設(shè)計要求，在CAE的支持下進行冷卻分析，能夠在專業(yè)軟件的作用下對冷卻系統(tǒng)進行傳熱模擬分析，從而為設(shè)計人員的具體工作開展提供參考信息；（2）通過對冷卻系統(tǒng)設(shè)計中的有效分析，能夠?qū)@類系統(tǒng)運行中可能出現(xiàn)的問題進行總結(jié)，并在CAE分析方式的配合作用下，得到所需的冷卻系統(tǒng)設(shè)計方案，促使該系統(tǒng)應(yīng)用中能夠處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)，避免對汽車零件注塑模具成型質(zhì)量造成影響：（3）基于CAE的冷卻系統(tǒng)分析，能夠?qū)ο到y(tǒng)運行過程的數(shù)值進行模擬，使得冷卻系統(tǒng)布局過程中能夠得到所需的工藝參數(shù)，滿足系統(tǒng)布局不斷優(yōu)化要求，使得冷卻系統(tǒng)注塑更加均衡。同時，CAE作用下的冷卻系統(tǒng)分析，也有利于實現(xiàn)冷卻回路的科學(xué)設(shè)置，縮短其設(shè)計周期[5]。

4.2 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要點

（1）為了避免對汽車零件注塑模具質(zhì)量造成影響，并保持冷卻系統(tǒng)運行中良好的冷卻效果，則需要在其設(shè)計中注重冷卻管道的合理布局，并在CAE的支持下，確定最佳的管道路徑。同時，冷卻系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計人員應(yīng)重視規(guī)格相同的管使用，并確保水孔型腔距離相同，使得冷卻系統(tǒng)運行中能夠在澆口附近進行冷卻，進而保持注塑模具良好的設(shè)計質(zhì)量。

（2）基于CAE的冷卻系統(tǒng)設(shè)計，需要在Moldflow軟件的支持下，完善該系統(tǒng)設(shè)計方案，并通過對傳熱學(xué)方面對冷卻系統(tǒng)規(guī)定要求的考慮，控制好該系統(tǒng)的設(shè)計過程。同時，設(shè)計過程中也應(yīng)考慮塑件翹曲變形，進而實現(xiàn)對汽車零件注塑模具質(zhì)量的科學(xué)評估，保持這類模具良好的設(shè)計狀況。

5 結(jié)語

綜上所述，CAE，能夠為汽車零件注塑模具性能優(yōu)化提供保障，并為其設(shè)計方案的形成提供所需的參考信息。因此，在未來汽車零件注塑模具實踐過程中相關(guān)人員應(yīng)在了解其功能特性的基礎(chǔ)上，重視CAE的合理使用，從而實現(xiàn)對這類模具的科學(xué)分析。同時，應(yīng)將汽車零件注塑模具設(shè)計研究工作落到實處，使得這類模具應(yīng)用中的問題發(fā)生率得以下降，進而提升汽車零件注塑模具的潛在應(yīng)用價值，最大限度地滿足相關(guān)生產(chǎn)計劃的實施要求。

參考文獻

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[2]劉世豪，郭志忠，基于CAE技術(shù)的注塑模具設(shè)計及其成形工藝分析[J].航空制造技術(shù)，2014（9）：50-53.

[5]侯曉輝.汽車零件注塑模具的CAE分析與優(yōu)化設(shè)計研究[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2012（5）：08-22.

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