汽车零件注塑模具的CAE分析及设计研究

刘世能

摘要：新时期我国汽车制造行业生产水平的不断提升，对汽车零件性能优化产生了积极的影响。在此背景下，为了确保汽车零件注塑模具的应用有效性，增强其实践应用效果，则需要注重其CAE分析与设计，积极开展与之相关的研究工作。基于此，本文就汽车零件注塑模具的CAE分析及设计展开论述。

关键词：汽车零件；注塑模具；CAE；设计；生产水平

中图分类号：u463 文献标识码：HTA

注重汽车零件注塑模具的CAE分析及设计研究，有利于保持这类模具应用过程中良好的功能特性，确保汽车零件注塑模具的应用有效性，从而为汽车制造行业生产效率提高提供保障。因此，需要结合汽车零件注塑模具的实际情况，在其分析中引入CAE并加以使用，且在有效设计理念、设计方式等要素的支持下，完善这类模具设计方案，促使汽车零件注塑模具实践应用中能够达到预期效果。

1 实践中的流体数学物理模型构建

所谓的CAE，是计算机辅助工程的简称，应用过程中能够把工程的各个环节有机地组织起来。在CAE技术的支持下，实现了相关信息的集成，并使集成后的信息能够在工程的整个生命周期中发挥出应有的作用。实践中若使用了CAE技术，则需要了解与之相关的内容。这些内容包括：（1） CAE技术作用下的有限元法主要对象是零件级，包括结构刚度、强度分析、非线性和热场计算等内容；（2） CAE技术作用下的仿真技术主要对象是分系统或系统，包括虚拟样机、流场计算和电磁场计算等内容；（3） CAE作用下的优化设计主要对象是结构设计参数[1]。

基于CAE的汽车零件注塑模具分析，为了发挥出CAE技术的应用优势，并得到理想的分析结果，则需要注重流体数学物理模型的构建。在这类模型的作用下，能夠为汽车零件注塑模具设计工作开展打下基础，并体现出这类模具设计中的物质、能量的守恒，确保其设计方案应用中的合理科学性。在构建汽车零件注塑模具流体模型的过程中，需要加强CAE技术使用，且在流体数学物理基础理论知识、丰富实践经验等要素的配合作用下，确保该模型构建有效性，进而使人们能够提高对汽车零件注塑模具的正确认识[2] 。

2 实践中的浇注系统设计及优化

在对汽车零件注塑模具进行设计时，为了得到理想的设计方案，则需要关注浇铸系统。该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。实践中在进行浇铸系统设计工作时，需要考虑产品质量可靠性方面的要求，并开展相应的研究工作，使得这类系统作用下的注塑模具设计更具科学性，且能使实践过程中的汽车零件模具能够具有良好的功能特性，从而提升其应用价值，降低其应用中的问题发生率。在浇注系统设计过程中，应做到：（1）设计中应合理调整流道尺寸，从而满足浇注系统设计要求；（2）为了降低浇注系统的设计成本，避免对产品质量造成影响，则应重视CAE技术使用，确保浇注系统应用中的性能可靠性；（3）汽车零件注塑模具浇注系统设计中也应考虑与该系统相关的主流道、分流道、冷料井等组成部分的功能特性，并通过对该系统设计过程的严格把控，从而提高其设计质量。在此基础上，能够为汽车零件注塑模具质量可靠性增强提供保障[3]。

浇铸系统设计中进行流道尺寸调整时，为了实现对其中产生成本费用的有效控制，并满足注塑模具质量方面的要求，则应加强CAE技术使用，满足浇铸系统优化设计要求。在此期间，需要设计人员借助CAE技术的应用优势，对浇铸系统设计中分流道的最佳尺寸进行分析，从而满足系统设计要求。同时，基于CAE的浇铸系统设计，有利于简化其设计流程，使得汽车零件注塑模具浇铸系统设计水平能够逐渐提升，并提高注塑模具质量。

3 实践中分流道设计的注意事项

通过对CAE技术的合理运用，在分流道设计工作开展中，为了降低其设计问题发生率，则需要明确其中的注意事项。具体包括：（1）在汽车零件注塑模具成型的过程中，需要控制好分流道的截面积，使其分布更加紧凑，并保持合理的间距；（2）在满足设计合理性要求的前提条件下，需要控制好分流道长度，并通过对系统整体布局的考虑，处理好分流道设计中的细节问题，从而完善其设计方案，给予汽车零件注塑模具设计水平提升必要的支持Ⅲ。

4 实践中的冷却系统设计

4.1 实践中的冷却分析作用

在汽车零件注塑模具CAE分析及设计工作开展中，为了确保其中的冷却系统设计合理性，则需要了解实践中的冷却分析作用。具体包括：（1）结合冷热系统设计要求，在CAE的支持下进行冷却分析，能够在专业软件的作用下对冷却系统进行传热模拟分析，从而为设计人员的具体工作开展提供参考信息；（2）通过对冷却系统设计中的有效分析，能够对这类系统运行中可能出现的问题进行总结，并在CAE分析方式的配合作用下，得到所需的冷却系统设计方案，促使该系统应用中能够处于稳定的运行状态，避免对汽车零件注塑模具成型质量造成影响：（3）基于CAE的冷却系统分析，能够对系统运行过程的数值进行模拟，使得冷却系统布局过程中能够得到所需的工艺参数，满足系统布局不断优化要求，使得冷却系统注塑更加均衡。同时，CAE作用下的冷却系统分析，也有利于实现冷却回路的科学设置，缩短其设计周期[5]。

4.2 冷却系统的设计要点

（1）为了避免对汽车零件注塑模具质量造成影响，并保持冷却系统运行中良好的冷却效果，则需要在其设计中注重冷却管道的合理布局，并在CAE的支持下，确定最佳的管道路径。同时，冷却系统设计中设计人员应重视规格相同的管使用，并确保水孔型腔距离相同，使得冷却系统运行中能够在浇口附近进行冷却，进而保持注塑模具良好的设计质量。

（2）基于CAE的冷却系统设计，需要在Moldflow软件的支持下，完善该系统设计方案，并通过对传热学方面对冷却系统规定要求的考虑，控制好该系统的设计过程。同时，设计过程中也应考虑塑件翘曲变形，进而实现对汽车零件注塑模具质量的科学评估，保持这类模具良好的设计状况。

5 结语

综上所述，CAE，能够为汽车零件注塑模具性能优化提供保障，并为其设计方案的形成提供所需的参考信息。因此，在未来汽车零件注塑模具实践过程中相关人员应在了解其功能特性的基础上，重视CAE的合理使用，从而实现对这类模具的科学分析。同时，应将汽车零件注塑模具设计研究工作落到实处，使得这类模具应用中的问题发生率得以下降，进而提升汽车零件注塑模具的潜在应用价值，最大限度地满足相关生产计划的实施要求。

参考文献

[1]吴俊超，陈爱霞.复杂薄壁注塑件注射成型工艺CAE分析及参数优化[J]塑料，2014（5）：108-112.

[2]刘世豪，郭志忠，基于CAE技术的注塑模具设计及其成形工艺分析[J].航空制造技术，2014（9）：50-53.

[5]侯晓辉.汽车零件注塑模具的CAE分析与优化设计研究[D].郑州：郑州大学，2012（5）：08-22.

[4]郑宇锋，苏传义，谢文才，邰伟彬.CAE分析在产品设计阶段的应用[J].锻压技术，2012（2）：51-54.

[5]胡桂川，刘敬花.基于CAE分析的机械结构优化设计[J].机械设计与研究，2011（3）：73-76.