汽车零件注塑模具的CAE分析及设计研究

2016-02-24付娟济南恒润达劳务服务有限公司山东济南250000

橡塑技术与装备 2016年12期

付娟（济南恒润达劳务服务有限公司，山东济南 250000）

汽车零件注塑模具的CAE分析及设计研究

付娟
（济南恒润达劳务服务有限公司，山东济南 250000）

摘要：塑料在汽车工业生产中得到了广泛的应用，塑料应用情况成为衡量汽车工艺的重要标准。传统汽车零件制造主要依靠设计人员的工作经验，但是随着汽车工业的不断发展这种依靠经验的工作方式受到了制约。CAE技术能够对汽车零件注塑模具进行模拟分析，能够解决汽车零件注塑模具存在的问题，提升塑料模具的成型率，在根本上能够控制成本投入，保证在生产周期中完工。使企业的经济效益持续的提升。

关键词：汽车零件；注塑模具；CAE技术

汽车工艺的发展受到设计要求的制约，特别是提升零件注塑模具设计水平较为重要。CAE技术在汽车设计领域的应用，能够提升汽车工艺的发展水平。通过在设计阶段利用计算机技术对注塑模具的成型进行模拟，能够及时的发现其中存在的问题并且制定具有针对性的措施进行解决，这样将会保证企业的经济效益不会受到影响，对于汽车工业的发展具有现代的重要意义。

1　流体数学物理模型

在汽车零件注塑模具过程中要构建流体数学物理模型，这样应用CAE技术最为关键的部分，也是模具注塑成型的主要特征。模具注塑是一个瞬变的过程，同时是在非等温的情况下完成的。因此流动数学物理模型的建立是进行设计的基础。模型能够更好的体现物质、动量的守恒。并且保证能量流动的连续性。通过对动能进行运动流体的表达会调整黏性流体与非黏性流体之间关系，而流体数学物理模型能够更加直观的对这种关系进行说明，使人们对汽车零件注塑模具有着整体的认识。

2　浇注系统设计及优化

浇注系统是对流道进行的完善重要步骤，是连接模具注塑流道与型腔之间的通道，对于产品成型质量有着直接的影响。普通流道与无流道浇注系统是两种应用最为广泛的类型，对于主流道与分流道作用有着明显的区别。浇注系统在设计上要保证产品的质量、性能不会受到外观等的影响。对于注塑模具的设计要强化浇注系统的研究工作。根据特点在模具设计上主要采用试差法进行浇注系统的设计工作，经过计算公式对流道尺寸等进行调整，直到符合系统设计要求为止。但是这个过程需要的费用较高，要严格进行成本控制，并且在一定程度上将会影响到产品的质量，严重的时候会导致产品报废。但是随着CAE技术的不断完善利用算法对浇注系统进行优化，对于提升注塑模具质量有着重要的意义。

注塑模浇注系统组成浇注系统由主流道、分流道、绕口和冷料井组成，下面对流道和绕口在设计时应遵循的原则作简要介绍。分流道是连接主流道和饶口的进料通道,是多浇口模具浇注系统的重要组成部分，其对充模保压过程影响很大。普通浇注系统的分流道一般开设在分型面上，以便开模时脱出浇道凝料。

由于分流道要将高温高压的塑料熔体流向从主流道转换到模腔，所以设计时不仅要求熔体通过分流道时的温度下降和压力损失都应尽可能小，而且还要求分流道能够平稳均衡地将熔体分配到各个模腔。保证分流道尺寸形状更加的合理，使产品的质量能够符合系统的要求，对于复杂的生产流程进行简化，需要在多角度对CAE技术的应用进行综合分析。

3　分流道设计注意事项

在模具注塑成型的过程中要控制好分流道的截面积，使分流道的分布能够更加的紧凑，保持合理间距，中心或者轴对称是控制总面积的最好方式。或者在合理的要求下保证分流道长度能够尽量短些，与型腔中分流道长度相等是最好的。在总体设计的过程中要充分的考虑系统布局，能够在冷却空间中对系统运行方式进行确定。

4　冷却分析作用

传统冷却系统设计主要依靠的是设计人员的工作经验，对于冷却系统的了解程度是进行冷却系统设计的主要依据。同时需要进行反复的调试才能够应用到实践中。但是CAE技术的应用能够解决这种问题，利用Moldflow软件对冷却系统进行传热模拟，设计人员会通过计算机呈现的热量变化对系统运行效果进行合理性检验，对冷却系统运行过程中的问题进行分析，制定具有针对性的解决措施，这样就为冷却系统的合理设计提供保障。

冷却系统对于模具成型质量有着直接的影响，能够提升生产效率。因此对冷却系统运行中的数值进行模拟，将会为优化冷却系统布局以及工艺参数发挥作用，使冷却系统注塑更加均衡。实现冷却回路设置的合理性优化配置，并且能够降低设计周期，控制设计成本投入，保证生产质量。

5　冷却系统设计原则

为了能够保证冷却效果，使注塑模具质量不会受到影响，要保证系统设计原则下开展。针对这种情况要对冷却管道进行合理的布局，使选择8 mm以上的管道路径，同时各个管道规格要相同。水孔型腔距离要相等，这样能够在浇口附近进行冷却。进出水口的温差要尽量缩小，保证流道中的压差与损失压力相一致。

5.1冷却系统设计

对于冷却系统的设计要在传统设计基础上进行优化，传热学对于冷却系统有着明确的规定，通过计算管道直径结合冷却结构能够更好的进行模具布局。在进行优化设计的时候主要应用Moldflow软件，这是对模具进行初步设计分析的重要载体，能够明确模块存在的问题，制定具有针对性的解决措施，使冷却系统能够符合注塑模具的规定。

5.2塑件翘曲变形原因

翘曲变形是塑件形状变化超出了可以接受的范围，导致质量品质存在缺陷。平行变形是翘曲的主要形式，在角边部分产生的扭曲是翘曲的主要部位。针对翘曲的主要问题可以通过实验方式进行确认，通过设计强化将会改善这种情况，丰富理论分析。翘曲变形是模具注塑较为常见的变化，也是衡量模具质量的关键标准，对于翘曲的研究具有现实意义。

在传统模具注塑的过程中只有在完成模具设计之后在根据工作人员的经验进行注塑，这种设计方式需要通过反复调试，才能够找到合理的生产需求应用到实践中。在一定程度上造成了资源的浪费，制约了新产品设计。但是通过CAE技术能够预测模具注塑发生的翘曲情况，通过建立模型能够直观的感受到翘曲变化，提出具有针对性的优化措施，提升模具成型效率，保证注塑模具的质量不会受到影响。同时也是控制翘曲变化的重要方式，为解决翘曲问题提供全新的发展思路。产品翘曲变形主要是由于受力不均，内部应力导致的。模具在模拟成型的过程中受到影响导致工艺参数会发生相应的改变，这种改变将会影响到汽车零件的质量。通常情况下模具在注塑的时候会受到冷热不均的情况，导致脱模质量受到影响。冷却系统设计或者是冷热管道分布不合理都会对脱模之后的产品造成直接的影响。

产品在收缩过程中内部出现的应力会随着温度的变化产生不同的作用力，最终形成翘曲变形。分子在不同温度下的流动具有差异性，这种分子流动效果在平行或者垂直都会导致收缩不同，为了能够解决分子流动效应，应该增强塑料纤维，这样能够避免产品出现翘曲变形。针对注塑过程中出现的收缩不均情况可以对不同区域进行面积控制，降低收缩差异性。翘曲优化根据上述塑件翘曲变形原因主要原因开展。收缩不均是造成翘曲的主要原因，因此在工艺参数的设置上要进行完善，要特别重视保压曲线进行调整，通过保压时间对曲线进行影响。