CAE分析在注塑模具冷却系统设计中的应用

王蕾，孙育竹

（河南工业职业技术学院机械工程学院，河南 南阳 473009）

CAE分析在注塑模具冷却系统设计中的应用

王蕾，孙育竹

（河南工业职业技术学院机械工程学院，河南 南阳 473009）

Application of CAE analysis in injection mold cooling system design

在塑料成型的过程中容易产生翘曲等充模缺陷，电话机面壳属于较薄、形状复杂、表面要求光洁的塑件。本文的目的是运用CAE技术解决这种产品在冷却系统设计过程中的一些难点，可以保证产品质量，改进其中的一些设计方法。

CAE；翘曲；方案分析；模具设计

传统的注塑模设计和制造需要依靠技术人员的经验，在注塑机上反复地试模修模以达到较好的效果，整个过程时间长、效率低，耗费金钱，适应不了产品提高质量和更新换代的要求，因此有必要引进先进的CAE技术。目前我国有注塑产品生产厂家约一万家，其中25%～45%需要引入CAE技术，以保证质量，避免因设计失误引起的翻修。

模具CAE技术日新月异，不同于传统的模具成型生产方式，能够缩短模具设计与制造周期，提高产品质量和降低生产成本。作为一种辅助工具，使工程技术人员有效的借助于软件预先对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行模拟分析，以便于更好地设计和优化[1]。

1 产品的工艺分析

产品如图1所示，电话机面板的形状较复杂，表面光滑。材料选用ABS塑料。此次电话机外壳设计取Ra0.8 μm。该产品为普通日用品，塑件尺寸精度等级选择为4级。

电话机面板的形状较复杂，带有很多不同形状的孔，保证孔间距和孔的形状给模具的加工带了很大的难度。电话机面板的注塑材料首先选用ABS塑料。电话外壳的壁厚2 mm，想让熔体拥有较佳的充模流程，就要选择合适的塑件壁厚[2]。该产品大量投产，要求模具寿命在10万次左右，选用P20作为型腔及型芯材料。

考虑注塑机条件，本模具采用一模一腔的方案。为使充模均匀且浇口痕迹不影响外观，且经过CAE浇口方案分析，使用正面三个点浇口方案。

图1 电话机面壳

2 模具冷却系统的CAE分析

模具的冷却对产品的质量有直接的影响，冷却系统设计应使模具在工作中维持适当而且均一的温度，以免温度差异太大，造成收缩不均匀，塑件物理力场不平衡，产生比较大的翘曲。

下面将利用华塑CAE软件对产品的冷却系统做分析，比较塑件在成型后翘曲现象的大小，选择其中较佳的方案。根据常用塑料模具冷却系统的形式，进行两种方案的设计对比，如图2所示。A方案，型腔和型芯分别选用三根冷却水管，直径为10 mm，在塑件周围分布。B方案型芯和型腔的冷却各选用四根冷却水管，直径为10 mm，尽量均布。

图2 冷却系统设计

经过华塑CAE的充模分析，从产品翘曲大小可对比出哪一种冷却系统设计更合理。方案A、B的翘曲结果如图3。明显看出，方案B的翘曲比较小，可以满足塑件的精度要求。

综上所述，此模具冷却系统采用B方案较好。

3 结束语

通过对CAE模拟分析结果与实际成型塑件实测结果进行比较可知，CAE分析的翘曲变形趋势与注塑成形试机的结果相近，但有些参数与实际情况有出入，这是理论和实际的差距。因为实际有许多因素的干扰，而理论分析排除了这些干扰因素。但仍可以通过调整保压压力和熔体温度来缩小偏差，得到合格产品。所以CAE技术的确对塑件成型及提高塑件质量有指导作用。但是，在具体实施过程中必须综合考虑实际情况，才能真正提高塑件质量和生产效率[3]。

本文以壳形塑件为例，展现了CAE技术在模具冷却系统设计过程的应用，这种技术对提高塑料产品质量，减少模具研发和制造的周期有很大的帮助。

[1] 郭志忠等. CAE技术在数码相机注塑模中的应用[J]. 塑料工业，2005.33(7)：37～39.

[2] 刘细芬等. CAD/CAE技术在注射模设计中的应用[J]. 现代塑料加工应用，2009.21(4)：55～58.

[3] 阳湘安，等. 壶体注塑模设计[J]. 现代制造工程，2005(12)：77～78.

(P-02)

图3 翘曲情况对比

TQ320.52

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

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.06.040

王蕾（1980-），女，硕士，讲师，研究方向为机电、模具设计与制造。

2016-01-29