(新)CAE技术在注射模具设计及制造中的应用_

1、1/ 5CAE 技术在注射模具设计及制造中的应用 CAE 技术同 CAD CAM 技术一 样，是当今数字化设计领域重要的组成部分。本文阐述了CAE 技术的重要作用及 MPI 中各分析模块的作用，通过应用 MOLDFLOW/MPI 软件对电脑面板模具进 行CAE 综合分析，希望能对模具设计人员有所启发。一、引言模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑料工业的迅速发展，以 及塑料制品在航空、航天、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用， 产品对模具的要求也越来越高，传统的模具设计方法已无法适应当今的要求。与传统的模具设计相比，计算机辅助工程（CAE 技术无论是在提高生产 率、保证产品质量方

2、面，还是在降低成本、减轻劳动强度方面，都具有极大的 优越性。美国MOLDFLOW 上市公司是专业从事注塑成型 CAE 软件和咨询公司， 自 1976 年发行了世界上第一套流动分析软件以来，一直主导塑料成型CAE 软件市场。MOLDFLOW直致力于帮助注塑厂商提高其产品设计和生产质量，MOLDFLOW 的技术和服务提高了注塑产品的质量，缩短了开发周期，也降低了 生产成本，MOLDFLOW 已成为世界注塑 CAE 的技术领袖。二、CAE 技术的作用利用 CAE 技术，可以在模具加工前，在计算机上对整个注塑成型过程进行 模拟分析，准确预测熔体的填充、保压和冷却情况，以及制品中的应力分布、 分子和纤维

3、取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况，以便设计者能尽早发现 问题并及时进行修改，而不是等到试模后再返修模具。这不仅是对传统模具设 计方法的一次突破，而且在减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低 成本等方面，都有着重大的技术、经济意义。塑料模具的设计不但要采用 CAD 技术，而且还要采用 CAE 技术，这是发展的必然趋势。三、CAE 技术应用实例制件为电脑面板，一模一腔，材料为 CHIMEI ABSPOLYLACPA70 采用 MPI 的流动、保压、冷却和变形分析模块检查塑件的质量，并得到优化的流道设 计。1. 建模可在其他 CAD 软件中建模，MOLDFLOW 通过图形接口，直接读入 C

4、AD 模 型，2/ 5或在 MOLDFLOW 建模模块中直接建模。模型及浇注系统，浇注系统初始设计使用两个侧浇口，如图 1 所示。图 1 模型及其浇注系统2. 工艺参数型腔温度为 60.0deg.C,熔体温度为 240.0deg.C,注射流动速率 172cu.cm/sec,注射时间为 2.22sec 保压时间为 8.0sec,冷却时间为 15.0sec, 开模时间为 10.0sec。3 .模拟结果分析(1)填充分析填充型式较为均匀，因此锁模力不会过大，如图 2 所示。图 2 塑料填充形式在本方案中，从浇口到填充末端的距离很长，因此需要采用合适的保压工 艺。(2) 温度分布分析大部分温度分布在允

5、许范围之内，但在一些较薄区域，料流前峰温度非常 低，需要适当调整注塑工艺参数 ,以免在这些区域产生短射和应力集中。温度分布，如图 3 所示。图 3 温度分布(3) 体积剪切速率分析体积剪切速率必须低于允许值(许用值为50000 1/sec),特别是在浇口区域。如果超过这个限制，材料很容易发生降解。在这个方案中，体积剪切速率可能会是一个问题，如果真有可能产生降解 的话，可以通过降低注塑速率和增加浇口的尺寸来解决，经过在实践中的运 用，证明加大浇口尺寸的措施是切实可行的。体积剪切速率，如图 4 所示。3/ 5图 4 体积剪切速率(4)困气分析塑件上困气的位置，如图 5 所示。图 5 塑件上困气的位

6、置大部分困气出现在筋和边的末端，因此除了顶部，其他区域不易发生烧焦 和短射现象。为了防止困气，也为了得到更好的熔接痕，必须减小顶面末端的 厚度，同时在筋处适当加一些小顶杆以方便排气，不过该模具主要还是通过分 型面排气。(5)熔接痕分析塑件上熔接痕的位置，如图 6 所示。图 6 塑件上熔接痕的位置有四条熔接痕比较明显，要移动和消除熔接痕，我们必须修改塑件的壁厚 和浇口的位置。在不影响塑件本身的强度和装配的前提下，要在熔接痕位置处 对塑件壁厚进行适当处理，同时通过适当的工艺调整，尽量减少熔接痕的产 生。(6)缩痕分析缩痕深度，如图 7 所示。图 7 塑件上缩痕深度除了浇口区域，最大的缩痕深度小于0

7、.007 或 0.008mm,因此缩印不明显，并不会影响产品的外观。(7)模具冷却分析模具的冷却温度分布，如图 8 所示。图 8 模具冷却温度分布该方案中模具的冷却效果较好，当冷却水流速超过 2.24liter/min ，所设置的 冷却工艺参数也较为合适。4/ 5(8)型腔冷却分析型腔冷却温度分布，如图 9 所示。图 9 型腔冷却温度分布 红色区域内温度较高，而上、下温差也较大，这是导致热弯曲的主要原 因。因此，必须修改冷却水管或模具的结构，在温度较高处增开翻水孔以提高 其冷却效果。(9)X 方向的变形分布 .X 方向的变形分布，如图 10 所示。图 10 X 方向的变形分布两端中间区域向里移动了约 0.30.4m m,翘曲量并没有超过公差要求。(10) Y 方向的变形分布.Y 方向的变形分布，如图 11 所示。图 11丫方向的变形分布顶部区域向里移动了约 1.11.2mm，其他区域变形较为均匀，因此只需考 虑顶部区域的变形,在其相应的侧壁增加 2 3 条加强筋,以减少顶部区域的翘 曲量,达到产品所需公差要求。(11) Z 方向的变形分布Z 方向的变形分布,如图 12 所示。图 12 Z 方向的变形分布红色区域向下移动了约 0.7m m,已超出了公差要求，应修改该部位制件的 厚度，以达到产品公差要求。四、结束语通过采用 MPI/FLOW MPI/COOL