灯座注塑模具设计课件

1、四川大学本科毕业设计 灯座注塑模具设计灯座注塑模具设计高分子材料加工工程学生：杨明 指导老师：王勇摘要：本课题主要是针对灯座注塑模的模具设计,通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。并从产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的介绍，同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺，动作可靠，塑件脱模顺利。关键词：灯座 注塑模具 结构设计The injection mold of lamp holder designMajor：polymer mate

2、rials processing engineeringUndergraduate：Yang Ming Adviser：Wang Yong(College of Polymer Science & Engineering,Sichuan University,Chengdu，610065)Abstract：The topic mainly aims at the injection mould of lamp holder design, through to models to carry on the craft the analysis and the comparison, desig

3、ns a note mold finally. This topic from the product mix technology capability, the concrete mold structure embarks, to molds gating system, the mold formation parts structure, goes against the system, the cooling system, injection molding machines choice and the related parameter examination, has th

4、e detailed design, simultaneously and simple establishment molds processing craft. Through the entire design process indicated that this mold can achieve this to model the processing craft which an institute requests The operation of the mould is reliableThe demount of the plastic parts is smooth.Ke

5、y words：lamp holder injection mould structural design目录前言31. 制品的结构及要求62. 制品的工艺性分析7 2.1 制品的原材料分析7 2.2 制品的尺寸精度分析8 2.3 制品的表面质量分析8 2.4 制品的结构工艺性分析83. 确定成型设备的选择与相关工艺参数8 3.1 制品的体积8 3.2 制品的质量8 3.3 制品模塑成型工艺参数的确定84. 注射模的结构设计9 4.1 分型面的选择9 4.2 型腔数目的确定及型腔的排列10 4.3 浇注系统的设计11 4.4 型芯、型腔结构的确定12 4.5 推出方式的选择12 4.6 侧抽芯

6、机构设计12 4.7 标准模架的选择13 4.8 温度调节系统设计135. 注射模设计的尺寸计算15 5.1 成型零件尺寸计算15 5.2 确定抽芯机构零件尺寸计算156. 注塑机有关参数的校核15 6.1 模具闭合高度的确定和校核15 6.2 模具安装部分的校核156.3 模具开模行程校核147. 装配图 168. 零件图 169.总结 16附录 118附录 220附录 327附录 441前言随着各种性能优越的工程塑料不断开发，注塑工艺越来越多地被各个制造领域用以成型各种性能要求的制品。要高质量、经济地生产出注塑制品，必须综合考虑成型树脂、注塑模具及注塑机的问题，注塑模具的设计质量直接影响成

7、型制品的生产效率、质量及成本。注塑模具在注射制品成型中起着极其重要的作用，除了塑料制品的表面质量、成型精度完全由模具决定之外，塑料制品的内在质量、成型效率也受模具左右，所以如何高质量、简明、快捷、规范化地设计注塑模具，成为发挥注塑成型工艺的优越性，扩大注塑制品的首要问题。传统的注塑模具设计，主要是依赖设计人员的经验，设计的速度、质量及可靠性的程度，因设计人员的经验而异。又因模具是单品或极少批量的产品，采用传统设计方法，每一张图纸都需要手工绘制，设计人员的工作强度大，设计工作难以达到规范化、标准化。目前世界上工业发达的国家和地区都已相继采用计算机技术进行注塑模具设计，其主要是采用计算机辅助设计C

8、AD及计算机辅助工程CAE。1.制品的结构及要求零件名称：灯座生产批量：大批量材料：聚碳酸酯未注公差去MT5级精度图1灯座零件图2.制品的工艺性分析2.1 制品的原材料分析表1塑件的原材料分析塑料品种结构特点使用温度化学稳定性性能特点成型特点聚碳酸酯(PC)，属于热塑性料线型结构非结晶型材料，透明小于130C,耐寒性好，脆化温度为-100C有一定的化学稳定性，耐碱，酯，酮等透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2），且吸水后会降解。化学性能很好，冲击抗蠕变性能突出熔融温度高（但超过330C才严重分解），但熔体黏度大流动性差（溢边值为（0.06mm)；流动性对温度变化敏

9、感，冷却速度快结论熔融温度高且熔体黏度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，水敏性强，加工前必须燥处理，否则会出现银丝，气泡及强度显著下降现象。易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角，缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取22.2 制品的尺寸精度分析该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按5查取公差。2.3 制品的表面质量分析该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4 um。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。2.4 制品的结构工艺性分析

10、（1）从图纸上分析，塑件的外形为回转体。壁厚均匀，且符合最小壁要求。（2）塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如12、4-10、4-4.5、4-5，它们均符合最小孔径要求。（3）在塑件内壁有4个高2.2，长11的内凸台。因此，塑件不易取出。需要考虑侧抽装置。 综上所述，该制品可采用注射成型加工。3.确定成型设备的选择与相关工艺参数3.1制品的体积 由UG软件可得体积V200172.30mm3 3.2制品的质量计算塑件的质量是为了选择注射机及确定模具型腔数。根据有关手册查得=1.2kg/dm所以，塑件的质量为 W=V =2001272.301.210 =240.12g根据塑件的形状及采用一模一件的模具

11、结构，考虑外形尺寸、对塑件原材料的分析及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：XS-ZY-250（经注射参数校核，XS-ZY-250不能满足闭合高度要求，故选XS-ZY-500)。3.3 制品模塑成型工艺参数的确定聚碳酸酯注射成型工艺参数见表3-1，试模时可根据实际情况作适当整。表2 聚碳酸酯注射成型工艺参数工艺参数规格工艺参数规格预热和干燥温度t：110120成型时间/s注射时间2090时间：812h保压时间05料筒温度t/后段210240冷却时间2090中段230280总周期40190前段240285螺杆转速n（r/min）28喷嘴温度t/240250后处理方法红外线灯模

12、具温度t/70（90）120温度t/鼓风烘箱100110注射压力p/Ma80120时间/h8124.注射模的结构设计4.1 分型面的选择如何确定分型面，需要考虑的因素比较复杂。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件的结构工艺性及精度、嵌件位置形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，从几种方案中优选出较为合理的方案。选择分型面时一般应遵循以下几项原则：(1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。(2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边。(3) 保证塑件的精度要求。(4) 满足塑件的外观质量要求。(5) 便于模具加

13、工制造。(6) 对成型面积的影响。(7) 对排气效果的影响。该塑料为灯座，外形要求美观，无斑点和熔接痕，表面质量要求较高。要选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，在两种分型面的选择方案。其一，选塑件小端底平面作为分型面，如图2（A）所示；选择这种方案，侧面抽芯机构设在定模部分，模具结构需用瓣合式，这样在塑件面会留有熔接痕，同时增加了模具结构的复杂程度。其二，选塑件大端底平面作为分型面，如图2（B）所示，采用这种方案，侧面抽芯机构设在动模部分，模具结构也较为简单。所以，选塑件大端底平面作为分型面较为合适。AB图2 分型面的选择4.2 型腔数目的确定

14、及型腔的排列由于该塑件采用的是一模一件成型，所以，型腔布置在模具的中间。这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。4.3 浇注系统的设计浇注系统设计是否合理不仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大，而且还对塑件所用的塑料的利用率、成型生产效率等相关，因此这是一个重要环节。浇注系统设计主要包括主流道，分流道，浇口和冷料穴四部分。它的主要作用是将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气体能及时顺利排出，将注射压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。（1）主流道设计根据手册查得XS-ZY-500型注射机喷嘴的有关尺寸。喷嘴球半径：R0=

15、18mm喷嘴孔直径：d0=4mm根据模具主流道与喷嘴的关系：R=R0+（12）mm, d=d0+0.5mm取主流道球面半径：R=20mm取主流道的小端直径：d=4.5mm为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其斜度为13。经换算得主流道大端直径D=12mm。同时为了使熔料顺利进入分流道，在主流道出料端设计r=5mm的圆弧过渡。（2）分流道的设计分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。 该塑件的体积比较大，但形状不算太复杂，且壁厚均匀，可考虑采用多点进料方式，缩短分流道长度，有利于塑件的成型和外观质量的保证。本例从便于加工的方面考虑，采用截面形状为

16、半圆形的分流道。查有关手册得流道半径R=6mm。图3 分流道（3）浇口设计模具设计时，浇口的位置及尺寸要求比较严格，初步试模后还需进一步修改浇口尺寸，无论采用何种浇口，其开设位置对塑件成型性能及质量影响很大，因此合理选择浇口的开设位置是提高质量的重要环节，同时浇口位置的不同还影响模具结构。总之要使塑件具有良好的性能与外表，一定要认真考虑浇口位置的选择，通常要考虑以下几项原则：（1）尽量缩短流动距离。（2）浇口应开设在塑件壁厚最大处。（3）必须尽量减少熔接痕。（4）应有利于型腔中气体排出。（5）考虑分子定向影响。（6）避免产生喷射和蠕动。（7）浇口处避免弯曲和受冲击载荷。（8）注意对外观质量的影

17、响。由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构更简单。综合对塑料成型性能，浇口和模具结构的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。根据塑件外观质量的要求以及型腔的安放方式 ，进料位置设计在塑件底部。4.4 型芯、型腔结构的确定整体式型腔是直接在型腔板上加工，有较高的强度和刚度。但零件尺寸较大时加工和热处理都较困难。整体式型芯结构牢固，成型塑件质量好，但尺寸较大，消耗贵重模具钢多，不便加工和热处理。整体式结构适用于形状简单的中小型塑件。 组合式型腔是由许多拼块镶制而成，机械加工和热处理比较容易，能满足大型塑件的成型需要。组合式型芯可

18、节省贵重模具钢，便于机加工和热处理，修理更换方便。同时也有利于型芯冷却和排气的实施。由于该塑件尺寸较大，最大可达170mm，且形状复杂，有锥面过渡。若采用整体式型腔，加工和热处理都较困难。所以，采用拼块组合式，在型腔的底部大面积镶拼结构。考虑模具温度调节，型芯采用整体结构。4.5 推出方式的选择根据塑件的形状特点，模具型腔在动模部分。开模后，塑件留在型腔。其推出机械可采用推块推出或推杆推出。其中，推块推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量。但塑件上有圆弧过渡，推块制造困难；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件顶部装配后使用时并不影响外观。从以上分析得

19、出：该塑件采用推杆推出机械。4.6侧抽芯机构设计该塑件上有内结构，它垂直于脱模方向，阻碍成型后塑件从模具中脱出。因此，成型部分的零件必须做成活动的型芯，即设置抽芯机构。因塑件侧抽芯距较小，且采用滑块导滑的斜滑块公型抽芯机构模具结构较采用斜杆导滑的分型抽芯机构模具结构安装调整简单，故选择导滑的斜滑块分型抽芯机构。图4 侧抽芯机构4.7 标准模架的选择本塑件采用点浇口注射成型，根据其结构形式，选择A4型模架。4.8 温度调节系统设计无论什幺塑料进行注射成型，均有一个比较适宜的模具温度范围，在此模具温度范围内，塑料熔体的流动性好，容易充满型腔，塑件脱模后收缩和翘曲变形小，形状与尺寸稳定，力学性能以及

20、表面质量较高。为了使模温控制在一理想的范围内，现设计一模具温度调节系统。由于本次设计的塑料聚碳酸酯黏度和流动性一般，模温为4060，故无须设计加热系统，只需设计冷却系统以确保合理的模温。常用的冷却方法有水冷却、空气冷却和油冷却，本设计设计采用的是水冷却，经济实惠。本制品尺寸较大，需设计多个冷却水道，并在型芯和型腔都要设置冷却水冷却。图5 型芯冷却图6 型腔冷却5.注射模设计的尺寸计算5.1成型零件尺寸计算该塑件的成型零件尺寸均按平均值法计算。查有关手册得PC的收缩率为Q=0.50.7，故平均收缩率为S=0(0.5+0.7)/2=0.6=0.006,根据塑件尺寸公差取z=/4。5.2确定抽芯机构

21、零件尺寸计算（1）抽芯距的计算 S抽=h+(23)mm=(121-114)/2+2.5=6mm其中：h为凸台高度，（23）mm为抽芯安全系数。（2）滑块倾角的确定。斜滑块倾角是机芯机构的主要技术数据之一，它与塑件成型后能否顺利取出以及推出力、推出距离有直接的关系。本例抽芯距较小，选择a=10。（3）确定斜滑块尺寸。斜滑块在导滑板中导滑，根据塑件尺寸需要，导滑板的高度设计为85mm，斜滑块在件导滑板中能导滑的行程40mm（考虑限位螺钉的安装尺寸和推出行程），校核实际抽芯距S抽实=tana40=tan1040=0.17640=7.04mmS抽满足抽芯距要求。6.注塑机有关参数的校核6.1模具闭合高

22、度的确定和校核根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：定模座板H定=35mm，压板H压=25mm，型芯固定板H固=25mm，型腔板H型=93mm，凹模镶块H凹=65mm，垫板H垫=35mm，模脚H模=85mm。模具闭合高度：H闭=H足+H动+H型+H固+H流+H定=85mm+35mm+65mm+93mm+25mm+25mm+45mm=373mm6.2模具安装部分的校核该模具的外形尺寸为365315，XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为598520，故能满足模具安装要求。由于XS-ZY-250型注射机所能允许模具的最小厚度为=165，最大厚度=350，即模具闭合高度不满足Hmin

23、HHmax安装条件。所以，另选注射机XS-ZY-500型，即可满足模具安装要求。6.3模具开模行程校核经查资料注射机XS-ZY-500型的最大开模行程s=500，满足下式计算所需的出件要求sH1+H2+a+(510)mm=40+133+95+7=275mm此外，由于侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模距离，注射机的开模行程足够，经验证明，XS-ZY-500型注射机能满足使用要求，故可以采用。7.装配图见图纸YM-008.零件图见图纸YM-01YM-229.总结通过这次系统的塑模的设计，我更进一步的了解了塑模的结构及各工作零部件的设计原则和设计要点，了解了塑模设计的一般程序。进行塑料产品的模具设计

24、首先要对成型制品进行分析，再考虑浇注系统、型腔的分布、导向推出机构等后续工作。通过制品的零件图就可以了解制品的设计要求。对形态复杂和精度要求较高的制品，有必要了解制品的使用目的、外观及装配要求，以便从塑料品种的流动性、收缩率，透明性和制品的机械强度、尺寸公差、表面粗糙度、嵌件形式等各方面考虑注射成型工艺的可行性和经济性。模具的结构设计要求经济合理，认真掌握各种塑模的设计的普遍规律，可以缩短模具设计周期，提高模具设计的水平。参考文献1 申开智主编.塑料成型模具J. 中国轻工业出版社2 塑料模具设计手册编写组.塑料模具设计手册M.北京：机械工业出版社，20023 屈华昌主编.塑料成型工艺与模具设计

25、M.(第2版).北京:高等教育出版社,2006.74 李德群,肖景容.塑料成型模设计具M. 华中理工大学出版社5 韩泰荣,蒋文森.模具设计与制造简明手册M. 上海科学技术出版社6中国模具设计大典中国机械工程学会中同模具设计大典编委会7 邹继强主编.塑料模具设计参考资料汇编M.北京：清华大学出版社,2005.98塑料模具设计与制造 高等教育出版社 2004 齐卫东 主编9 李云程主编.模具制造工艺学M. 机械工业出版社10 徐茂功,桂定一. 公差配合与技术测量M. 机械工业出版社11塑料注射模具设计实用手册 航空工业出版社 （宋玉恒 主编）附录1：零件的加工工艺卡（1）型腔板的加工工艺表3 型腔

26、板的加工工艺过程序号工序名称工序内容0备料棒料1锻造320mm320mm98mm2热处理退火3铣铣面至尺寸315.5mm315.5mm93.5mm、对角尺4平磨磨面至尺寸315mm315mm93mm，保证上下平成与四平成互相垂直，垂直度为0.01mm/10mm、对角尺5钳以上下平面及一对相互直的侧基面为基准划各孔中心线6车（镗）车型腔孔，并按图纸要求加工出的169.82mm, 136.86mm, 128.8mm, 126.8mm孔（留0.05mm磨量）7钻钻2-9绞孔，锪两沉头孔2-15，留出0.5mm的精加工余量用深孔钻钻14的孔，冷却水孔到满足要求8钳与件2，19，21，25配作，钻绞4-

27、30的孔，锪4-36的沉头孔到满足要求，并留出0.5mm的精加工余量与件2，3，19，21，25配合钻绞孔到满足要求与件25，26，14配合钻铰4-16.8的孔，同时按图上要求加工出的孔，留出0.5mm的精加工余量配钻8-M12螺纹底孔，并攻丝到满足要求按拉块位置钻2-M10螺纹底孔，并攻丝到满足要求9淬火淬火回火达3035HRC10平磨磨上下面11磨磨4-14,2-9, 169.82mm, 136.83mm, 128.8mm, 126.8,2-15各孔到满足要求12电化学处理研型腔Ra0.1m并镀铬抛光（2）型芯的加工工艺表4 型芯的加工工艺过程序号工序名称工序内容1下料2锻锻造成147mm

28、168mm3热处理退火4车粗车型芯顶部端面，粗车外圆面至尺寸12.53.2,6559.5,12531.5,13357.5调头型芯底部至139mm半精车型芯顶部至12.153，倒R2圆角，车锥面达小端64,大端65，长60，车锥面,达小端122.9，大端124.9，长32,车锥面,达大端为132.9长30，车外圆达133.5，车底端达138.55.5钻80圆孔的预孔及40底锥孔，镗80+0.076 0圆孔留磨量0.5，孔深80，留磨量0.2mm切达图纸要求，小径100,深2.4mm5钳画各装配孔中心线6钻钻、铰2-2孔，留研磨量0.01mm钻、铰4-5孔，留研磨量0.01mm7热处理淬火，回火，

29、达到3035HRC8磨磨型芯各端面及外圆和80+0.076 0的孔，其中外圆与工作端面，即Ra0.2m的表面，留钳工研磨0.02mm（按图纸最终尺寸加工）9钳研磨2-2,4-5孔达图样要求研磨型芯外圆面10化学热处理镀铬抛光附录2：综述CAD/CAE技术在注塑模具设计中的应用高分子材料加工工程学生：杨明 指导老师：王勇摘要：本文阐述了CAD/CAE技术的基本概念；并详细的介绍了CAD技术在塑料制品设计、模具结构设计、参数化设计等方面的应用，CAE技术在注塑模具设计中的各个方面的具体应用;以及应用CAD/CAE软件进行注塑模设计的大体流程。关键词：CAD/CAE技术 注塑模具 应用Abstrac

30、t: This paper expounds the basic concept of CAD/CAE technology, and introduces about the CAD technology in plastic product design, mold structure design, the application of parametric design, etc. in detail. CAE technology in plastic injection mold design of specific application in all aspects. As w

31、ell as the application of CAD/CAE software for injection mold design of general process.Keyword: CAD/CAE technology Injection mold Application1 引言随着科学技术的不断进步和社会的高速发展，设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、项杆、滑块等部件，为了表达清楚设计意图，设计人员必须随时紧跟产品更新换代的速度。利用计算机对注塑模具进行辅助设计(CAD)和辅助工程(CAE)的技术分析，可以提高模具设计和制造的水平，缩短塑件研制周期，对注塑模技术的发展具有重要意

32、义。目前，CADCAE的发展，大大提高了模具设计和制造的水平，缩短塑件研制周期，特别是近几年来，模具CADCAE技术发展很快，为广大模具设计人员提供了方便。应用范围日益扩大，并取得了可观的经济效益。2 CAD/CAE技术概述2.1计算机辅助设计(CAD)计算机辅助设计系统由硬件和软件组成。其中硬件主要就是指计算机系统，包括主计算机、工作站、终端和输出设备等。软件包括系统程序、专业应用程序和各种辅助程序。计算机辅助设计的过程主要包括以下两个环节：在样品或图纸基础上利用CAD软件进行三维造型；在真实感效果评价满意的基础上进行模具CAD设计。2.2 计算机辅助工程分析(CAE)CAE技术是一门以CA

33、DCAM技术水平的提高为发展动力，以高性能计算机和图形显示设备为发展条件，以计算力学中的边界元、有限元、结构优化设计及模态分析等方法理论为基础的一项较新的技术。注塑成型过程中，塑料在型腔中的流动和成型，与材料的性能、制品的形状尺寸、成型温度、成型速度、成型压力、成型时间、型腔表面情况和模具设计等一系列因素有关。因此，对于新产品的试制或是一些形状复杂、质量和精度要求较高的产品，即使是具有丰富经验的工艺和模具设计人员，也很难保证一次成功地设计出合格的模具。所以，在模具基本设计完成之后，可以通过注塑成型分析，发现设计中存在的缺陷，从而保证模具设计的合理性，提高模具的一次试模成功率，降低企业生产成本。

34、3 CAD技术在注塑模具设计中的应用通过塑料注射模具的CAD，可以直观地体现出模具的设计思想，便捷、合理地调整模具结构，这在模具设计初期进行多种设计方案的比较时，显得尤为重要。通过开、合模运动动态仿真，可检验模具分型面、开合模机构的设计合理性及注射产品脱模的可能性。计算机辅助设计的模具浇注系统、型腔布局和冷却系统等设计，为Moldflow 的流动分析计算提供结构素材。3.1 塑料制品的设计基于特征的三维造型软件为设计师提供了方便的设计平台，其强大的编辑修改功能和曲面造型功能以及逼真的显示效果使设计者可以运用自如地表现自己的设计意图，真正做到所想即所得，而且制品的质量、体积等各种物理参数一并计算

35、保存，为后续的模具设计和分析打下良好的基础。常用的三维CAD软件有ProE、UG、CATIA、So1idedge、Solidwork等。3.2 模具结构设计三维CAD软件的注射模设计模块提供了分型面的定义、成型部件的自动生成、浇注系统的设计、标准模架库的建立及调用等功能，计算机技术在注射模具中的应用主要体现在注射模具结构设计中。常用的软件有Pr0，E的Mold Design模块、UG的MoldWizard、CATIA的注射模设计模块。3.3 模具开合模运动仿真注射模具结构复杂，要求各部件运动自如，互不干涉，且对模具零件的顺序动作以及行程有严格的控制，运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推

36、出的全过程进行仿真，从而检查出模具结构设计的不合理处，并及时更正，以减少修模时间。应用三维CAD软件的运动仿真模块可完成模具开合模运动仿真。3.4 参数化设计参数化设计是随着约束的概念引入CAD技术而出现的，又叫做尺寸驱动，是指对零件上各种特征施加各种约束形式，各个特征的几何形状与尺寸大小用变量的方式来表示，这个变量不仅可以是常数，而且可以是某种代数式，如果定义某个特征的变量发生了改变，则零件的这个特征的几何形状或尺寸大小将随着参数的改变而改变，随之刷新该特征及其相关联的各个特征，而不需要再重新画图。参数化设计技术为初始设计、产品模型的修改、系列零件族的生成、多方案比较等提供了强大的手段。参数

37、分为尺寸约束参数和几何约束参数两种。4 CAE技术在注塑模具设计中的应用在产品设计、模具设计和制造以及制定成型工艺之前，通过CAE分析可以模拟熔体充填和气体穿透情况，预测和发现原设计方案中潜在的问题，还可以对浇口位置、进气点位置、流道尺寸、制件厚度和工艺条件等进行优化设计。通过CAE分析还可以找到生产中制件缺陷产生的原因，并提出相对的改进方案。CAE分析软件的内核是用于模拟熔体充填和气体穿透的计算算法，分析结果通过人机界面以三维图像或文本形式体现。输入的信息主要是制件的CAD几何造型、相关材料的性能参数等。控制信息包括用户经验、工艺参数和计算参数等，用户经验丰富与否对材料选择、工艺参数制定和分

38、析结果的准确程度都具有较大的影响，具有丰富的气辅成型工艺经验和对软件的深刻了解的操作人员，会极大地发挥CAE分析软件的作用。4.1 填充分析填充分析结果主要用于查看制件的填充行为是否合理，填充是否平衡，能否完成对制件的完全填充等。充填分另外还在加工条件方面，有助于检验熔料温度、模具温度、充填时间、充填速度及注射压力是否合适；在模具设计方面，有助于判断流痕位置、冷却水路合理性等。可以根据动态的填充时间结果查看填充阶段的熔体流动行为，以便更好地判断填充流动行为是否合理。浇注系统的性能直接影响到制件的填充行为，因此进行填充分析的最终目的是为了获得最佳浇注系统的设计。通过对不同浇注系统的分析比较，选择

39、最佳的浇注系统布局。4.2 浇注系统分析浇注系统设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内在质量、外在质量及模具的结构、塑件的利用率等有较大影响 。MOLDFLOW模流分析中一个重要环节就是最佳浇口位置分析，可透过充填分析，甚至流动分析来寻求最佳的进浇位置，分析出来的最佳浇VI位置是后面其他设计的重要参考依据。为不影响制品的表面质量及结构的完整性，得到理想的简单流动，当采用多浇口时，有一种避免各浇口的充填不平衡的方法，即根据情况及时调整浇口的位置，来自不同浇口的熔体相互汇合，可能造成流动的停滞和转向。流动模拟软件分析结果的指导作用就很好地避免了这一现象。可以获得最佳的成型

40、质量，通过对不同方案的模拟结果的比较，可以辅助设计人员选择较优的方案。4.3 流动分析Moldflow 的流动分析模块可以对熔料在浇注系统和型腔中的流动进行分析计算。为了保证模具各腔制件质量的一致性，必须使各型腔的压力损失相等、型腔的注射压力一致，也就是说各个型腔的流道长度、截面积和浇El尺寸要严格一致。通过流动分析，实现浇注系统的最小耗材、平衡流动。而在模具浇注系统设计中，浇口的设计是关键的技术问题之一，通过采用Moldflow的流动模块分析，可确定出浇口的最佳位置及尺寸大小。4.4 熔合纹气穴分析熔合纹不仅影向外观，而且材料结构性能也受到削弱。在单浇口时，由于制品的几何形状以及熔体的流动情

41、况，很容易会出现裂纹。在多浇口方案中熔合纹也是不可避的，因为在两个流动前沿相遇时极易形成熔合纹，改变流动条件使其处于制品低感光区和应力不敏感区，可以控制熔合纹的位置，主要是在非“关键”部位。而气穴为熔体流动推动空气最后聚集的部位，此时就应该加设排气装置，局部过热、气泡、甚至充填不足等缺陷，都是因为该部位排气不畅造成的，保证这个部位的通畅由此就显得极为重要，流动模拟软件可以为用户准确地预测熔合纹和气穴的位置。4.5 剪切应力和剪切速率剪切应力值大，残余应力值也大。熔体的剪切应力值不要过大，剪切应力也是影响制品质量的一个重要因素，以避免制品翘曲或开裂。剪贴速率又称应变速率或者速度梯度。流动软件能给

42、出不同填充时刻型腔各处的熔体剪切速率，能判断熔体的最大剪切速率是否超过该材料所允许的极限值，有助于用户判断在该设计方案下预测的剪切速率是否与推荐值接近。剪切速率分布不均匀会使熔体各处分子产生不同程度的取向，剪切速率过大将使熔体过热，导致聚合物降解或产生熔体破裂等弊病。通过调整注射时间可以改变剪切速率。因此避免因收缩不同，而导致制品翘曲的现象。4.6熔体温度流动模拟软件可鉴别在填充过程中熔体是否存在着因剪贴发热而形成的局部热点，提供型腔内熔体在填充过程中的温度场。能避免易产生表面黑点、条纹等并引起机械性能下降等问题，温差太大是引起翘曲的主要原因，判断熔体的温度分布是否均匀，熔体接合点的温度还可帮

43、助判断熔合纹的相对强度，判断熔体的平均温度是否太低(引起注射压力增大)等。4.7 冷却分析用Moldflow 的冷却分析模块对模具的冷却系统进行分析，冷却分析中的重要结果主要有：模具表面温度，即制件上表面的温度；制件的温度差。通过冷却分析结果判断冷却效果的优劣，根据冷却效果计算出冷却时间的长短，确定成型周期所用的时间。在获得均匀冷却的基础上优化冷却管道布局，尽量缩短冷却时间，从而缩短单个制品的成型周期，提高生产率，降低生产成本。冷却管道的设计应当兼顾实现合理可行的均匀冷却和缩短成型周期时间2个方面，根据其均匀冷却和成型周期时间的重要性比例做出不同的设计。4.8 型腔压力在填充过程中最大的型腔压

44、力值能帮助判断，何处最可能产生飞边，在各个流动方向上单位长度的压力差是否接近相等，在指定的注射机上熔体能否顺利充满型腔(是否短射)，是否存在局部过压(容易引起翘曲)，最有效的流动形式其实是沿着每个流动分支熔体的压力梯度相等。流动模拟软件还能给出在熔体填充模具所需的最大锁模力，以便用户选择注射机。4.9 熔体流动前沿动态显示三维流动模拟软件可以判断熔体的流动是否较理想，它能显示熔体从进料口逐渐充满型腔的动态过程。若熔体的填充过程不理想，可以改变进料口的尺寸，经过几次修改，得到较为满意的流道设计就好，对数量和位置，反复进行软件模拟，一直到获得理想的流动形式为止，最后再运行非等温三维流动分析。4.1

45、0 翘曲分析翘曲是由于收缩不均匀出现内应力而使制件产生变形的缺陷。导致塑件产生变形的原因主要有3方面：塑料收缩率、制件冷却不均匀和分子取向，通过翘曲分析可以判定采用的热塑性塑料是否会出现变形，为了减少翘曲缺陷，在模具设计时，准确预测塑料的收缩率和冷却系统的设计成了控制变形量的主要措施。4.11 保压分析保压分析主要是在模具开模生产前了解塑料在充填及过程中各种状态，如温度、压力、密度、流速等分布与变化情形，以发现问题作为模具设计参考依据。此外通过保压分析还可决定保压压力大小、保压时间长短、体积缩率分布及锁模力预估，防止产品过度充填、短射、以及收缩等不良状况发生。5 基于CADCAE软件的注射模设

46、计流程运用CADCAE软件设计注射模的流程如下。(1)应用CAD软件完成制品的造型。(2)模具初始方案的设计，包括型腔数目，浇注系统、冷却管道设计。(3)在模具初始方案确定后，用CAE软件进行流动、保压、冷却和翘曲分析，以确定合适的浇注系统、冷却系统等。如果分析结果不能满足生产要求，那么可根据用户的要求修改注射制品的结构或修改模具的设计方案。(4)在完成CAE分析和方案评价后，用CAD软件进行模具的结构设计。(5)模拟模具开模、推件与合模的过程，并进行模具的干涉检查。(6)用CAM软件进行数控加工模拟和自动生成型腔、型芯的NC代码。(7)如需要，完成三维图向二维工程图的转换。6 结束语利用CA

47、E软件，对不同工艺条件下的塑料注射成型过程进行模拟，可以优化模具结构和注射工艺参数，减少试模时间。利用三维CAD软件进行模具结构设计，是从抽象的规则的二维机械制图设计向形象的直观的三维实体模型设计方法的转变，加快了设计进程，缩短了设计周期，提高了设计方案的可靠度。近年来CAE软件由于在其功能上日益完善，因而使得CADCAE技术在生产实践中发挥越来越大的作用。参考文献1 王刚，单岩Moldflow模具分析技术基础M北京：清华大学出版社，20052 张春吉，唐跃CADCAE技术在塑料模具设计中的应用J现代塑料加工应用，2004，1 6(1)：34353 李发致模具先进制造技术M北京：机械工业出版社

48、，20034 卢可，张永恒基于Moldflow的注塑成型模具翘曲分析及其优化设计J轻工机械，2010(2)：9135 李宏生，郭志英，李德群注射成型CAE分析结果的评价尺度J工程材料应用，2005(8)：28316 李锦标AutoCAD注塑模具设计专家实例精讲北京：机械工业出版社，20117 李群模具CADCAE 的发展概况及趋势J模具工业，2005，12(3)：27308 吴梦陵塑料成型CAE：Moldflow应用基础M北京：电子工业出版社，20109 徐金瑶，赵岩CADCAE在产品开发及塑料注塑模具设计中的应用J机械研究与应用，2001，14(3)，50-5110 高长银，赵程，王金凤UG

49、40模具设计北京：电子工业出版社，20072 1-24011 吴梦陵塑料成型CAE：Moldflow应用基础M北京：电子工业出版社，2010附录3：外文文献A CAD/CAE-integrated injection mold design system for plastic productsIvan Matin & Miodrag Hadzistevic & Janko Hodolic& Djordje Vukelic & Dejan LukicAbstract：Mold design is a knowledge-intensive process. This paper describ

50、es a knowledge-based oriented, parametric, modular and feature-based integrated computer-aided design/computer-aided engineering (CAD/CAE) system for mold design. Development of CAx systems for numerical simulation of plastic injection molding and mold design has opened new possibilities of product

51、analysis during the mold design. The proposed system integrates Pro/ENGINEER system with the specially developed module for the calculation of injection molding parameters, mold design, and selection of mold elements. The system interface uses parametric and CAD/CAE feature-based database to streaml

52、ine the process of design, editing, and reviewing. Also presented are general structure and part of output results from the proposed CAD/CAE-integrated injection mold design system. Keywords：Mold design. Numerical simulation. CAD. CAE1 IntroductionInjection molding process is the most common molding process for making plastic parts. Generally, plastic injection molding design includes plastic product design, mold design, and injection molding process design, all of which contribute to t