CAD/CAE技术在大型注塑模具设计中的应用研究

摘要

模具工业在国民经济中占有非常重要地位。模具技术的进步，不仅关系到机械产品的开发和应用，还影响到汽车、家用电器、电子、化工等新产品、新技术的开发和应用。大型注塑模具的设计制造技术在这方面的影响更为突出。 针对大型注塑模具设计制造中遇到的各种问题。例如传统大型模具设计在理论上缺乏依据，流道系统的平衡以及冷却质量无法保证，制件的翘曲变形、气穴以及成型周期无法预测等等。本文通过总结大型注塑模具的设计原理和设计方法，并通过CAD/CAE软件实现了大型模具的的三维设计以及模具结构和注塑工艺的一系列优化。 本文通过利用Unigraphis(简称为UG)CAD设计软件的建模模块和MoldWizard模块实现了产品和模具结构的三维设计。并通过专业的模具CAE分析软件MoldFlow对模具结构实现了设计—分析—优化—再设计修改的循环的设计过程。 本文所做的主要工作如下： 1．查阅了大量关于大型注塑模具设计以及CAD/CAE技术在大型注塑模具设计中应用的资料，分析了国内外CAD/CAE技术在模具设计中应用的现状及发展趋势。针对大型注塑模具的设计特点，提出了大型注塑模具具体的设计准则。并通过流变学以及传热学计算公式，对汽车后保险杠大型塑件的浇注系统和冷却传热系统的尺寸进行了初步确定。为后续CAE分析以及CAD设计做好了准备。 2．对注塑模CAE技术的内容和功能做了详细的介绍，并应用注塑模具分析软件MoldFlow软件对注塑模具浇口位置以及数量进行优化分析，最终确定最佳的浇口位置和数量。 3．针对通过经验公式初步设计出的冷却系统，运用MoldFlow/Cool分析模块进行了模拟优化，并针对分析结果对冷却系统进行了合理的优化，重新设计了模具冷却的结构，从而得到比较合理的冷却系统。 4．通过MoldFlow/Warp分析模块，对后保险杠制件成型后的翘曲情况进行了模拟，找出造成制品翘曲过大的原因，提出了有针对性的解决措施，对注塑模具的成型工艺进行了优化，从而解决了制品成型后翘曲过大的问题。 5．在对模具的成型工艺以及整体结构确定以后，通过UG的建模模块和MoldWizard模块对模具进行三维设计，针对大型模具结构非常复杂的特点，通过以上两个模块的有机结合，并灵活运用其中的各项命令。最终实现了汽车后保险杠模具的整体三维设计。 通过将CAD/CAE技术引入注塑模具设计尤其是大型注塑模具的设计中，能够在很大程度上提升产品的质量，提高生产效率。为生产出优质的模具打下了坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章绪论

1.1本课题研究的目的和意义

1.1.1模具工业的概况

1.1.2模具工业对社会经济发展的重要作用

1.2模具技术国内外的发展以及研究现状

1.2.1国内外注塑模具技术的研究现状

1.2.2注塑模CAD/CAE/CAM系统国内外的研究现状、及发展趋势

1.3大型注塑模具设计

1.2.1大型注塑模具设计难度

1.3.2大型注塑模具设计

1.4课题研究的主要内容及创新

第二章模具结构以及组成

2.1注塑模设计中的主要问题

2.2注塑模的典型结构概述

2.3注塑机的确定以及相关工艺参数的校核

2.3.1注塑机规格以及模具型腔数的确定

2.4注塑模成型零部件的设计计算

2.4.1成型零部件设计

2.4.2型腔以及型芯尺寸计算

2.4.3成型零部件设计

2.5注塑模冷却系统设计计算

2.5.1冷却系统概述

2.5.2冷却系统设计原则

2.5.3注塑模冷却系统尺寸初步计算

2.6本章小结

第三章大型注塑模具的设计原理与应用

3.1大型注塑模具的定义

3.2大型注塑模具的设计特点

3.3大型注塑模具的流变学设计

3.3.1模具浇注系统设计

3.3.2热流道模具浇注系统尺寸的计算

3.4模腔压力校核

3.5本章小结

第四章基于Moldflow的大型注塑模具CAE分析

4.1模具CAE分析简介

4.1.1模具CAE分析介绍

4.1.2 Moldflow软件概述

4.1.3 Moldflow/MPI软件功能模块

4.2汽车后保险杠制件注塑过程中出现的缺陷分析

4.3 MoldflowCAE分析前处理

4.3.1模型的转换和导入

4.3.2网格的划分和处理

4.4浇口最佳位置以及数量分析

4.4.1浇口最佳位置预分析

4.4.2最佳浇口位置以及数量的确定

4.4.3填充模拟结果以及分析

4.5冷却系统模拟分析

4.5.1 MPI/Cool分析简介

4.5.2 MPI/Cool分析的作用

4.5.3 MPI/Cool冷却分析步骤以及结果分析

4.6制件翘曲模拟分析

4.6.1引起制件翘曲的原因分析

4.6.2 MPI/Warp翘曲分析次序

4.6.3 MPI/Warp翘曲分析

4.7本章小结

第五章基于UG NX4.0的注塑模具CAD设计

5.1注塑模具CAD设计

5.1.1注塑模具CAD设计流程

5.1.2 UG在制品以及模具设计中CAD设计中的应用

5.1.3 UG/Mold Wizard工具介绍及应用

5.2汽车后保险杠注塑模具CAD设计

5.2.1汽车后保险杠制件三维设计

5.2.2产品模型准备

5.2.3分型线以及分型面的设计

5.2.4模具型腔和型芯的生成

5.2.5侧向分型抽芯机构以及滑块的设计

5.2.6模具的整体结构以及动作原理

5.3本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果