基于CAD/CAE技术的加湿器外壳注射模具设计

王晓晓

（江苏信息职业技术学院，江苏 无锡 214153）

基于CAD/CAE技术的加湿器外壳注射模具设计

Design of humidifi er shell injection mold based on CAD/CAE technology

王晓晓

（江苏信息职业技术学院，江苏 无锡 214153）

分析了加湿器外壳塑件的工艺性，进而初步设计其注射模具，通过Moldflow软件对模具中的浇注系统和冷却系统进行模流分析，根据分析结果对模具的浇注系统、冷却系统进行优化，从而缩短生产周期、降低成本、提高产品的质量。

注射模具；MoldFlow；模流分析；Ug

注射成型过程中，塑料熔体在模具型腔内的流动过程是非常复杂的物理过程。按照传统的模具设计方法，只能凭借经验设计模具，制造出模具后还要反复进行试模、调整，造成模具设计周期长、成本高，而且难以保证质量。随着注射模具CAD/CAE技术的应用和发展［1～3］，特别是以Moldflow软件为代表，以模拟分析塑料在模具中的流动来预测潜在的缺陷并及时修改，取代传统的反复试模、修模等过程，从而降低产品制造成本，缩短产品开发周期，提高产品质量。

本文针对加湿器外壳，结合CAD/CAE软件设计其注射模具，通过MoldFlow软件进行模流分析，根据分析结果对已设计的模具进行评价，并最终确定模具结构。

1 加湿器外壳工艺分析

如图1所示，该零件最大外形尺寸为Φ125× 177.25 mm、壁厚为2.5 mm、且外表面不允许有痕迹，因此在设计模具时，考虑采用一模一腔、点浇口进料、推杆推出。

2 加湿器外壳注射模具设计

2.1 分型面的选择

由于该塑件有外观质量要求，因此分型面、浇口、推件的痕迹都不能有，因此分型面选择在图2的位置。

2.2 成型零件的设计

图1 加湿器外壳外形

图2 分型面的位置

为了加工、更换方便等方面，采用镶拼式型芯；塑件外形尺寸较大，为了防止塑件在成型时变形较大，采用整体式型腔，如图3所示。

图3 成型零件的结构

2.3 浇注系统的设计

塑件外观不能有痕迹，且便于简化模具结构、加工方便、实现自动化操作，采用点浇口进料，如图4所示。

2.4 推出机构的设计

该塑件壁厚较薄、且高度尺寸较大，因此采用圆形截面推杆、异形截面推杆相结合的综合推出机构推出塑件，如图5所示。综上所述并考虑到其他辅助机构，该模具总装结构的初始设计如图6所示。

图4 点浇口

图5 推出机构

图6 模具装配图

3 加湿器外壳的模流分析

3.1 塑件网格的划分

首先将产品导入MoldFlow软件中，并进行网格划分，划分质量如图7所示。

3.2 分析模型的建立

按照在Pro/e软件中设计的结构及尺寸，在MoldFlow软件中建立相应浇注系统和冷却系统，如图8所示。

图8 浇注系统、冷却系统分析模型

3.3 分析结果

进行充填、保压、冷却、翘曲分析，分析结果如图9所示。

图9 充填、保压、冷却、翘曲分析结果

从充填分析结果来看，充填时间短；气穴基本集中在分型面或成型零件的拼合处；缩痕指数较小；熔接线在塑件的内部且较少；因此该浇注系统设计的较为合理。

从冷却分析结果来看，回路冷却水入水口、出水口温度相差很小；塑件温度差异不大，收缩率较均匀；塑件达到顶出温度的时间相对较长，但塑件尺寸较大，如果冷却不够充分的话，塑件很容易产生变形；从翘曲分析结果来看，塑件由于角效应、冷却不均引起的变形量很小，但由收缩不均引起的变形量稍大了些且主要集中在塑件的底部，实际生产过程中可通过调整冷却水的速度及在底部增加冷却回路，可以基本解决这个问题。综上所述，该塑件注射模具的初始设计较为合理。

4 结论

根据模流分析结果对模具的初始设计进行分析总结，从而能得到最优结构和最优工艺。实践证明，应用CAD/CAE软件进行模具设计可以有效地提高设计的效率，降低设计缺陷的发生率，从而缩短产品开发周期，降低产品的生产成本，提高产品的质量。

［1］ 王文广. 塑料注射模具设计技巧与实例［M］. 北京：化学工业出版社，2004.

［2］ 丁国军. Moldflow软件在注射模设计中的应用［J］. 模具制造，2008，15（6）： 13～15.

［3］ 俞华英，金杰，吕圣. 基于Moldflow的薄壁注射件的工艺参数的优化［J］. 浙江工业大学学报，2008，36（4）：460～464.

图6 以太网模块设置

5 上位机Niopc硬件组态及Labview程序编写

首先设置TCP/IP为固定IP需同以太网设置的IP地址前三位相同，并且最后一位不同即可，如PLC以太网设置为192.168.1.40，上位机的IP地址在这里设置为192.168.1.100，子网掩码设置为255.255.255.0，其他项目设置为默认即可。

5.1 使用labview的ni opc server进行与PLC组态

首先添加一个通道命名通道名称可以用机台号，设置device driver为 Mitsubishi-Ethernet其他默认可，在此通道下添加一个device设置设备名称下一步选择device model为Q Seies，下一步设置ID为192.168.1.40 N0：255其中192.168.1.40为连接的PLC以太网模块设置IP地址一致，其他项目默认即可。在该设备下添加需要的Tag，如PLC中的检测数值、标准值、标准偏差、状态检测以及规格名称等需要的地址值。还有一个需要特别注意的事项，我在测试中发现，如果用同一通道使用几台设备的话，在一台设备有问题时其他的传送速率会受到严重影响。因此在添加下一个机台时，应添加一个新的通道，而不是在同一通道下添加新设备。

5.2 Laview程序编写

下面介绍如何在Labview主程序中编写数据运算、在文本文件中写入检测数据及状态等。

为了便于快速查询检测信息、数据分析、异常问题、每天的检测条数、不合格条数等，进行程序编写把每天的数据存储在一个文件中，并且能够做到检测数据精确到几点几分几秒。

6 结束语

通过轮胎胎坯自动称量系统检测、记录每一条轮胎的重量，能够及时发现半成品的异常情况，及时处理避免批量事故的产生；能够完全避免质量不合格胎坯进入下工序；同时完整的胎坯称重数据库，能够支持各工段及时分析部件的加工精度，既避免因超重而引起的成本上升，又避免了因超轻引起的品质不良。

（XS-02）

TQ320.66

1009-797X（2015）13-0072-04

B

10.3520/j.cnki.rpte.2015.13.024

王晓晓（1980-），男，汉族，江苏无锡人，上海交通大学硕士，江苏信息职业技术学院，讲师，研究方向，注塑模具设计。

2015-05-15