基于cad_cae技术注塑模优化设计

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1、第29卷第7期重庆工商大学学报(自然科学版)2012年7月Vol.29NO.7JChongqingTechnolBusinessUniv.(NatSciEd)Jul.2012文章编号:1672-058X(2012)07-0062-07*基于CAD/CAE技术注塑模优化设计林权(武夷学院电子工程系,福建武夷山354300)摘要:改变以往依靠经验、直觉或反复试模的模具设计方法,采用计算机辅助设计软件UG、数据转换软件CADDoctor、有限元分析软件MoldFlow相结合的方法进行注塑模优化设计;结果表明:通过对

2、成型压力、填充时间、最大锁模力等指标测试,可知网格划分的疏密程度不能作为塑件分析准确度的标准依据;通过对注射过程中充填分析、冷却分析及翘曲分析模拟,得到了塑件的最佳的浇注系统和冷却系统设计参数,获取了气穴、熔接线、翘曲变形等分布特性,为优化模具结构设计提供了重要参考;最后通过实践证明,运用CAD/CAE技术创建的模具结构灵活可靠,产品质量满足使用要求,模具设计可供同行参考。关键词:CAD/CAE技术;模流分析;注塑模具;优化设计中图分类号:TQ320文献标志码:A在产品不断的推陈出新,技术不断的在进步的时代,

3、越来越多的塑料产品,开发时间的周期越来越短,为了提高企业的竞争力,各制造商从概念设计、产品设计、模具设计、开模、试模的过程中,不断地在寻求缩短时间周期的方法,发现模具试模的部份是很大的关键,而传统依靠经验、直觉或反复试模才能修正模具的[1-3]设计方法已不能满足现代生产和集成技术的需求。现代以模具CAD/CAE技术在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟来代替实际的试模,不仅可以检验各种产品生产可行性,而且在设计阶段就预知可能[4]发生的情形,并加以修正将问题降到最低。在此以托盘注塑件为例,提出了一个优化的模具

4、设计方案,充分利用计算机辅助设计软件UG、数据转换软件CADDoctor以及有限元分析软件MoldFlow进行模具开发,结果表明:模具设计方案缩短了模具开发时间,降低了材料消耗与成本,提高了生产效率。1产品结构工艺与设计流程1.1产品结构工艺分析图1为托盘塑件的UG三维模型,其主体部分为长方形,前面为带流线形的内凹圆弧曲面,要求光滑精致,无任何熔痕,无顶出痕迹;背面为外凸的支撑面,为了避免了产品在生产图1塑件UG模型收稿日期:2011-11-12;修回日期:2011-12-27.*基金项目:福建省教育厅科技计

5、划专项项目(JK2011059);武夷学院青年教师专项科研基金(XQ201105).作者简介:林权(1980-),男,福建福州人,硕士,从事塑料模具设计与制造研究.第7期林权:基于CAD/CAE技术注塑模优化设计63过程中热变形影响圆弧曲面的尺寸精度,设置了若表1丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物干条规则排列的加强筋,既符合结构力学要求,又可(ABS)材料性质以使塑料易于充满型腔,减少收缩不均。此外,在背项目及检测方法(ASTM)测值单位面顶部还有一排安装转轴的装配孔,其中还带有一溶体指数D-12380.75g/1

6、0min个弯曲扁平状吊耳,这些结构给模具型腔设计制造密度D-7921.03g/cm3带来一定的难度。塑件最大长度102mm,最大宽度2艾佐冲击强度D-25610.8kJ/m85mm,最大高度40mm,平均肉厚2mm,最大处于背抗张强度D-63847MPa面吊耳和装配孔处,肉厚为5mm。伸长率D-63830%产品材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物屈服强度D-79069MPa(ABS),呈浅象牙色,树脂外形为粒状或珠状,熔融温屈服系数D-7902352热变形温度D-64889℃度为210℃,降解温度在250℃以上

7、。ABS树脂以其燃烧性UL-94HB优良的冲击性为代表的力学性能在工程塑料市场上成型收缩率D-9550.4%占有较大的比重,因而在电子电器、仪器仪表、汽车吸水率D-5700.3%[5]制造、建材工业等领域得到了广泛应用。本设计弯曲模量D-7903.078GPa采用ABS原料是奇美公司产品,为注塑通用级型号光泽度D-616688.2PA-757,该原料具体材料特性如表1所示。1.2基于CAD/CAE技术模具设计流程[6]随着注塑成型技术发展,对产品的质量、速度、精确度的要求在不断提高。在产品开发先期,若能从成型

8、制造条件的观点出发,集合成型模流分析技术、数值模拟的技术、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)成一体,并以数值分析为核心内容制定设计生产流程,以便一般工程技术人员在进行具体生产作业时,可以灵活地优化和管理工程,从而更有效率地改进企业的竞争性,经研究本案设计流程如图2所示。在此流程中,通过采用计算机辅助设计软件UG4.0对产品进行建模,然后运用数值模拟方法,利用MoldFlow计算机辅助

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