基于CAD的注塑模具设计与仿真研究

　　摘 要： 研究了基于CAD技术的注塑模具设计流程，并对模具的工艺参数进行了分析和优化，具体采用 CAD注塑模集成系统实现。完成了最优工艺参数方案的确定，通过UG的CAE 分析模块的应用并以模拟结果为依据完成了对注塑件应力应变分布情况的分析，应力最大值及位置通过实验对比完成确定，为模具结构的优化方案提供参考。最佳注塑制品工艺参数通过分析相關工艺参数获取，并以音箱零件为例，对注塑模具型腔设计方法进行了探讨。

　　关键词： 注塑模具; CAD/CAE; 工艺参数; 燕秀工具箱

　　0 引言

　　在模具制造中注塑模具占比较大，注塑模具设计过程通常大多提供UG、Pro/E等软件的使用实现各环节的细化(包括浇注、冷却、顶出系统、设计分型面及型腔布局等)，二维图在完成设计后即可直接导出，生产制造中心据此完成相应模具的加工加工，软件三维模具(包括UG等)虽具有较全的设计功能但导出的二维图清晰度欠佳，而在由UG软件完成分型的设计、型芯及型腔二维图的导出后，结合使用CAD完成模具系统设计，在确保图样同模型具备较高关联性的同时提高了出图速度，并简化了模具生产的后期修改流程。

　　本文以音箱零件为例，对快速设计模具型腔及系统的实现、二维图的导出的方法及过程进行了分析，提高模具设计质量及出图效率[1]。

　　1 基于CAD的注塑模具设计流程

　　注塑成型制品在加工性能、强度、抗腐蚀性等方面具备较强的优势，已在众多行业取代木和金属制品，作为最常见的塑料成型方式注塑成型具有简单易操作、自动化程度较高效率高等优势，塑料制品在未来市场中仍然有较大的发展空间，由于塑料熔体的流动模式及塑性变形会受到塑料制品结构、热流变特性直接影响，在设计注塑模具结构及工艺参数时需对诸多因素进行综合考虑(包括产品、模具、材料、成型工艺等)，模具系统通过CAD/CAM模拟软件的使用实现优化设计过程，这已成为模具行业提高效率和生产质量的有效途径。

　　设计注塑模具制品主要由初步分设计、模拟仿真优化、定型设计等环节构成，设计人员分析产品进行初步设计需以塑料制品多方面的参数(包括结构、用途、质量等)为依据，完成塑料材料及模具的的确定(包括型腔及分型面结构、浇注及冷却系统、脱模方式等)，据此实现模具初步设计方案的获取;然后将方案进行模拟仿真优化分析，据此对优化和改进模具零件结构提供指导完成模具定型设计方案的获取。结合注塑模具(通常包括模具型腔凹模、凸模型芯、两模具的分型面及接触面)的使用完成注塑模具制品的加工生产过程，以注塑模具结构及应用要求为重点考虑对象完成其分型面的确定，在此基础上完成凸、凹模的结构和形状的确定。

　　成型零件的形状复杂且要求高精度(对表面粗糙度要求较低)时，通常采用工具钢(经热处理后)完成模具材料的制造;当需确保凹、凸模的同轴度配合时，为使塑件的质量得以有效提高，应采用配合零件(即强度足够的导套与导柱)。

　　除了塑料制品的材料、形状外，选择注塑模具的浇注系统还取决于注塑设备性能参数，设计浇注系统(通常可划分为无流道和普通流道)时以塑件工艺性、模具性能等作为重点考虑对象，以流道形式、浇口数量和位置等作为主要设计参数，流道可细分为主流道(主要包括弧形、双倾斜式、倾斜式、垂直式等)和分流道(主要包括有圆形、矩形、梯形和U形等)，主流道负责完成注塑模具同机料筒喷嘴的连接，从主流道在型腔注入熔料前以分流道作为过渡部位，浇注过程可通过循环操作以有效满足实际需要。设置浇口，浇口主要功能在于连接分流道和型腔，具体以实际构件的特征为依据完成相关设计，塑件制品质量会受到浇口位置的直接影响，选择浇口位置使需有助于充模、排气和补缩过程。

　　设计冷却系统时需以系统结构、效果、均匀性作为重点考虑因素(可视产品的尺寸大小灵活设计)，为使冷却效果均匀，冷却结构需确保冷却水道的截面尺寸较大且分布均匀，加强冷却较厚的浇口和模具部位，冷却水道需尽可能充足并且出水口和进水口温度相同，控制温差以提高冷却效果[2]。

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文章名称： 基于CAD的注塑模具设计与仿真研究

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