注塑模冷却系统设计中的cae

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1、8DieandMouldTechnologyNo.12006文章编号：1001-4934(2006)01-0008-04注塑模冷却系统设计中的CAE陈志新（东华理工学院电子与机械工程学院，江西南昌330013）摘要：介绍了注塑模冷却系统模拟分析的原理，并简述了常见注塑模CAE软件的功能，然后利用CAE软件，通过一具体实例，描述了注塑模冷却系统优化设计的CAE方法和过程，并模拟验证了在平板状零件的模具设计过程中翘曲是一个必须重点考虑的因素。关键词：注塑模；冷却系统；CAE中图分类号：TG241文献标识码：AAbstract:Theprincipleofsimulatinganalysisofi

2、njectionmoldisintroduced．ThefunctionofcommonCAEsoftwareofinjectionmoldisdescribed．ThewithCAEsoftware，throughaninstance，theCAEmethodandprocessofoptimizingdesignofcoolingsystemofinjectionmoldisnarrated．It'sprovedbyimulationthatwarpisanecessaryconsideredfactorinthedesignprocessofthemoldofplate-shapedp

3、arts．Keywords:injectionmold；coolingsystem；CAE0引言间，提高成型效率，并对消除塑件翘曲变形、内部应力及表面质量缺陷产生影响。现今社会中，塑料越来越多地成为金属的替在过去，注塑模冷却系统的设计主要采用传代品，按照体积计算其消耗量已超过了钢、铁总统方法，冷却管道的布置和冷却参数的确定往往和，成为工业物料的重要支柱。模具是塑料成型在设计的最后阶段凭设计者的经验和直觉进行，加工的重要装备，采用模具成型塑料制品，实质结果导致许多模具成型效率较低，塑件的质量也上是一种少切削、无切削、多工序重合的生产方难以保证。随着有限元和边界元法等数值方法在法。工程中的应用，

4、国外学者提出了注塑模冷却系统在塑料成型周期中，相当多的时间用于模具的数值分析模型，并提出了模具温度场稳态分析冷却。影响注射冷却系统的因素是多方面的，除的中面模型及数值处理方法。冷却系统模拟分析了塑料制品的几何形状、冷却介质及其流速和温方法经多年的应用和完善，现已广泛被应用于商度、冷却管道的布置、模具材料、熔体温度、塑品化软件中。件顶出温度和模具温度外，还涉及到塑料和模具之间非稳态热循环交互作用。冷却系统的设计，1冷却过程模拟的基本原理直接影响着模具冷却效率和型腔表面温度，从而对注塑生产的效率和质量产生重要影响。一个高在冷却过程中模具内任一点的温度和热流受效和均匀的冷却系统设计能够显著地减少冷

5、却时冷却系统中各几何参数和物理参数的影响，需要收稿日期：2005-10-27基金项目：东华理工学院硕博基金资助项目（DHS0503）作者简介：陈志新（1973～），男，讲师。模具技术2006.No.19用具有周期性边界条件的三维热扩散方程来求却过程是瞬态的导热过程，应用中要做如下的简解，而且完整的分析还应考虑熔体与模具型腔之化：间具有温度突变的相互热作用。这样的分析一般①稳态代替瞬态。忽略周期性温度波动，无法求出精确解，即使求近似解也很困难。对一以一个循环中某点的平均值代替该点的温度，假般的工程实际问题，只能采用数值方法借助于计定注塑成型操作是在标准稳定状态下进行的，不算机求出近似解。迄今为

6、止，求近似解的数值方考虑初始阶段温度变化；法主要有有限差分法（FDM），有限元法②型腔内热流仅沿型腔表面方向传播，原（FEM），边界元法（BEM）。而且由于绝大多数因在于注塑件是薄壁的制品；塑料制件的厚度尺寸往往比长度和宽度尺寸小得③假定模具材料是各向同性。多，故可简化为二维热传导分析，这也是目前普简化后的数学模型：遍采用而且比较成熟的方法。（1）采用有限元法（FEM）相对应的边界条件：根据热传导理论，对二维非稳态导热问题的求解，归纳为抛物线型偏微分方程：式中G1，G2，G3分别对应不同的边界条件。如其中模具与空气、工作台面及注塑机喷嘴接触式中：T0—物质的初始温度，K的表面作为第一类边界条

7、件，属于G1，将温度视_T—物体的瞬态温度，K为恒定，且等于大气温度T。边界条件G2用于具Tf—周围介质的温度（常数），K有对称结构的模具，在其对称面上热流量为零，q2·K·s）v—材料的内热源强度，J/（m即温度的法向梯度，视为第二类边界条件，因对a—换热系数（物体表面的散热系数）称面仅分析模具的一半，模具的对称面便成其为n—物体任意边界处的外法线方向向量模具边界的一部分。第三类边界条件对应着型腔G—物体的