华塑cae在塑料壳体模具设计中的应用与研究

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1、华塑CAE在塑料壳体模具设计中的应用与研究-机械制造论文华塑CAE在塑料壳体模具设计中的应用与研究王敬艳（长春职业技术学院，吉林长春，130033）摘要：本文主要研究在注射成型过程利用华塑CAE软件进行设计分析，通过典型案例的应用，尝试找出塑料模具设计和分析的最佳方案。关键词：华塑CAE，模具设计，注射成型，壳体1前言塑料作为高分子化学和材料科学发展的重要成果，早已为人们熟悉，塑料产品已经成为人类生产和生活中不可缺少的重要组成部分。随着塑料产品在家电、电子等产品和日常用品中的越来越广泛应用，对塑料模具的设计和制造的要求也越来

2、越高。传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要。华塑CAE的产生与发展正适应了这种客观实际要求。应用华塑CAE设计与分析可以显著提高塑料产品和塑料模具的设计制造效率，提高设计制造质量，减少试模修模时间，从而缩短从塑料产品设计、模具设计、模具制造到进行产品模塑生产的整个周期。2产品结构工艺性分析对产品设计进行工艺性分析指的是从工艺角度检查产品结构的合理性、可加工性，以便使所设计的产品符合本企业的制造条件，并力求达到最好的经济效益。如图1所示，该产品材料为ABS，ABS学名苯乙烯—丁二烯—苯烯腈共聚物，比重为1.05g

3、/cm3，产品体积为16.1cm3，质量为16.9g，熔点为170℃，分解温度为260℃，使用温度为180℃-240℃，生产时需用80-90℃烘箱烘干1-2h即可。该产品侧面有一处破孔，需要设计斜顶机构，中间有六个螺丝孔，需设计推管机构，产品分型线部分有凹槽，分型面不是平面结构，成型收缩率0.5%，该塑件脱模斜度周圈均匀都为3o。经以上分析ABS满足注射成型要求，可以使用注射成型方法进行生产。3浇注系统设计浇注系统的设计是一项重要而复杂的工作，根据制件的几何形状不同应采用不同类型。华塑CAE可以根据该零件几何形状、相关材料参

4、数及工艺参数分析出塑件的浇注系统。3.1浇口的设计该零件壁厚为1mm时，ABS最大流程为100mm、要设计一个浇口，该产品外表面不允许有浇口痕迹，为尊重产品原有外观，浇口形式选用顶杆潜伏浇口，选用两板式模具结构，中心距为130mm。两模浇口流长和填充体积要遵循相等的原则，目的是可以避免由于浇口位置不当而引起产品缺陷。如图2所示。3.2流道的设计流道的设计包括主流道设计和分流道设计两部分。主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料

5、的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。还有主流道要尽可能短，减少熔料在主流道中的热量和压力损耗。由于采用潜伏式浇口，模具的分流道设计在定模板的分型面处，加工比较方便。由于该塑件尺寸较小，精度较高，因此分流道采用平衡式排布，有利于熔料平衡流动，保证各型腔产品的尺寸稳定性，因此，该产品尺寸设计如下：主流道小端直径d选用4.5mm：根据注射机喷嘴直径+（0.5-1）mm。主流道球面半径SR选用11mm：根据注射机喷嘴直径+（

6、1-2）mm。主流道长度L选用36mm：合理设计尺寸≤60mm。主流道锥度选用3°：合理设计2°到6°。分流道设计直径为5mm流动性较好的圆形截面流道，浇注系统结构如图3所示。3.3分型面的设计塑料模具的分型面就是动模与定模之间的分界面，是取出塑件或浇注系统凝料的面。它的选择是否合理直接关系到塑件是否能完好成型的必要条件之一，不仅关系到塑件的脱模，而且涉及模具结构及制造成本和塑件的外观质量等，根据选取最大横截面处选择分型面原则选取如图4所示主分型面，且根据脱模方向产品朝下放置。4模具结构的设计4.1型腔数量的确定该塑件外形尺

7、寸不大，考虑到客户指定一模两腔关系，以及制造费用和各种成本费等因素，所以定为一模二腔的平衡布局结构形式结果如图5所示。4.2模架形式的确定从上面的分析可知，本模具设计为一模二腔。塑件内部中间有六个螺丝孔，而且顶出阻力主要集中于塑件四周侧壁，因此可以推管顶出等常规的顶出结构。由于该塑件浇口不允许设在产品外表面，浇口考虑设计在产品内表面潜伏式浇口。模架方面，根据整体嵌入式的外形尺寸，塑件进浇方式为潜伏式进浇，又考虑导柱、导套的布置等，再同时参考注射模架的选择方法，可确定选用如图6所示大水口CI3040型(即宽×长=300mm×4

8、00mm)模架结构。4.3注射机的选择4.3.1注射量的计算通过三维软件建模设计分析计算得4.3.2浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前是不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2～1倍来计算。由于本次采用的是两点进浇，分流道简单并且较短，因此浇注系统的凝料按塑