６８ 第４０卷，。第９期 －ｗ 工程塑料应用 Ｖｏｌ４０．ＮＯ．９ ２Ｏ１２ 月ＥＮＧＩＮＥＥＲ１ＮＧ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ Ｓｅｐ．２０１２ ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９８．ｉｓｓｎ．１００１－３５３９．２０１２．０９．０１７ ＣＡＥ技术整合随形水路设计的电机盒模具研究古 王正才，庄舰，熊瑞斌 （宁波职业技术学院，浙江宁波３｜５８００） 摘要：以电机盒塑料件为例，在相同的模具设计条件下，将传统冷却水路设计更改为随形冷却水路设计，利用实 体三维网格的Ｍｏｌｄｅｘ３Ｄ模流分析软件分析了两种冷却水路对模具的冷却效果。结果表明，随形冷却水路改善了模 具的热平衡问题，电机盒的最大翘曲变形量从１．２ ｍｍ下降到０．５ ｒｎｌＴｌ，模具冷却时间从９ Ｓ下降到６ Ｓ，生产效率提 高了ｌ２．５％。经实际验证，该模具已投入批量生产。 关键词：电机盒；注塑模具；Ｍｏｌｄｅｘ３Ｄ；随形水路；翘曲变形；冷却时间 中图分类号：ＴＱ３２０．５＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３５３９（２０１２）０９—００６８．０４ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｂｏｘ Ｍｏｌｄ Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ＣＡＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｗａｔｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｗａｎｇ Ｚｈｅｎｇｃａｉ，Ｚｈｕａｎｇ Ｊｉａｎ，Ｘｉｏｎｇ Ｒｕｉｂｉｎ （Ｎｉｎｇｂｏ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｎｉｎｇｂｏ ３ １ ５８００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｏｘ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｍｏｌｄ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｏｘ ｍｏｌｄ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｏｌｄ ｆｌｏｗ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｇｒｉｄ Ｍｏｌｄｅｘ３Ｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｂａｌａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｄ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｗａｒｐｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｏｘ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ １．２ ｍｍ ｔｏ ０．５ ｍｍ，ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｌｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｆｒｏｍ ９ Ｓ ｔｏ ６ Ｓ，ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ １２．５％．Ａｆｔｅｒ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｖｅｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ．ｔｈｅ ｍｏｌｄ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｍａｓｓ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｏｘ；ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄ；Ｍｏｌｄｅｘ３Ｄ；ｃｏｎｆｏｒｍａｌ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｃｉｒｃｕｉｔ；ｗａｒｐｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｉｍｅ 随着科技的进步与新产品的快速推出，使塑料 均匀带走热量的目的。随着金属激光烧结技术等新 企业不断压缩塑料件的设计周期，因此如何在有限 一代模具加工技术的诞生，冷却水路的设计可以不 的时问内，设计出高产量和高品质的塑料模具，对塑 必受传统加工的，所以更贴近塑料件形状的随 料模具行业的设计与制造能力提出了新要求。而要 形水路的设计方法由此产生 Ｊ。所谓随形水路，是 提高塑料件产量，在每模数量不变的条件下，需减少 指冷却水路设计超出了传统设计的位置和布局，使 每一模塑料件的成型周期。根据塑料件成型周期的 水路随着模腔表面几何形状的变化而变化。随形冷 统计，模具的冷却时间一般占整个周期的２／３以 却水路设计制造技术的出现，不仅为人们提供了更 上。效率好的冷却系统可以缩减冷却时间，增加产 大的模具设计空间，而且能简化冷却水路的设计方 能；另外，均匀的冷却可以降低残留应力，而冷却时 法，提高设计效率。 间的不足将导致塑料件的收缩及翘曲¨。Ｊ。 基于随形水路优化注塑模具设计的思想，笔者 在传统的模具水路设计制作时，冷却水路往往 以某企业生产的电机盒模具为例进行ＣＡＥ模拟分 依赖于钻孔的方式，必须避免与模具内的顶杆、抽插 析与实验研究，解决了该模具的冷却水路设计难、成 芯及滑块等复杂机构的干涉；同时，还要考虑为塑 型的塑料件变形量过大及生产周期长等问题。 料件提供足够的冷却，以便快速而均匀地降低模温， １塑料件结构及工艺性分析 提高生产效率。但给模具提供足够的冷却水路是一 电机盒塑料件如图１所示，该塑料件最大厚 项较难的工作，结果常常无法两全其美。 宁波市自然科学基金项目（２０１０Ａ６１０１２７） 理想的模具冷却系统必须考虑到水路的布置、 联系人：王正才，副教授，硕士，主要研究方向为模具设计与制 形式、冷却温度、水路内的流量及冷却时间，更重要 造，机电产品开发与材料成型工艺，磁性功能材料开发及应用等 的是水路的位置必须能够贴近塑料件的轮廓以达到 收稿日期：２０１２．０６．１９ 王正才，等：ＣＡＥ技术整合随形水路设计的电机盒模具研究 ７１ ７ ６ ５ ４ ３ ２ ｌ ／＂／Ｊ／／／／ ／ ／／， ／Ｘ／／／／／／／／／Ｍ￣ ，１ ，，／， ‘ ，… ｒＷ／／／／／／／？Ｙ／／／／Ｖ／／／／／／／／Ｙ／／， ｌ一动模座板；２一推板；３一垫块；４一顶杆；５一支承板；６一型芯；７一滑块；８一定模板；９一定模座板；１Ｏ—定位 ；Ｉ１，２３一螺钉；１２－－斜导柱； １３一浇口套；１４一塑料件；１５－－随形水路；１６一滑块压板；１７一复位杆；１８ｍ推杆固定板；１９一Ｋ０孔；２０一吊环孔；２１一导套；２２一导柱 图ＩＩ模具总体结构二维图 模在注射机移动模板带动下后移，当斜导柱１２与滑 ５结论 块７开始作用时，两个哈夫块沿着压块的内壁向两 结合电机盒塑料件的模具设计，采用ＣＡＥ对 边分开，直至定位销被弹簧顶出卡到限位孑Ｌ中为止。 传统水路及随形水路进行模流分析，有效解析了注 由于熔体冷却时的收缩作用，塑料件包在型芯上，注 射成型中最难控制的因素：冷却和翘曲。能提高模 塑机顶出机构开始动作，带动推杆将塑料件顶出，然 具开发一次成功率和塑料件质量，大大缩短了开发 后手工取下塑料件和流道凝料。合模时，同样是在 周期，降低了生产成本。通过试验分析，采用随形水 导柱和斜导柱的导向作用下，动定模合模。 路设计是提高塑料件质量和缩短成型周期的有效方 ４实际验证 法。 经过以上对电机盒模具的ＣＡＥ分析，并进行 参考文献 成型工艺优化及使用随形水路，该模具生产的电机 ［１］贾建波，徐岩，王浩舟．基于ＣＡＤ／ＣＡＥ技术的电器外壳注射模 盒塑料件口部中间的变形量从采用传统水路时的 具设计［Ｊ］．＿ｒ程塑料应用，２０１１，３９（２）：６９—７１． １．２ １Ｔｉｍ下降到采用随形水路时的０．５ ｍｍ。ＣＡＥ ［２］李艳娟，王芳，刘晓东．基于ＵＧ的轿车内饰件注射模设计［Ｊ］． 模流分析的理论计算结果与实际生产非常接近，电 中国塑料，２０１０，２４（３）：Ｉ１４一Ｉ１７ ［３］孙宝寿，邓益民，陈哲，等．基于Ｔａｇｕｃｈｉ和ＵＤＥ试验设计的注 机盒翘曲变形得到明显改善，该模具已经投入批量 塑工艺参数优化［Ｊ］．工程塑料应用，２００９，３７（１２）：２６－２９． 生产。具体实物对比如图１２所示。 １４ｊ Ｃｈｉｏｕ Ｙ—Ｃ，Ｃｈｏｕ Ｙ—Ｙ，Ｃｈｉｕ Ｈ—Ｓ．ｅｔ ａ１．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｒｕｅ ３Ｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｐｉｄ ｈｅａｔ ｃｙｃｌｅ ｍｏｌｄｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｌ Ｃ］／／Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ ｐｌａｓｔｉｃｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ａｎｎｕａｌ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ：Ｐｌａｓｔｉｃｓ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒ ａｔ ＡＮＴＥＣ ２００７．Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯＨ，Ｕｎｉｔｅｄ ｓｔａｔｅｓ：Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，２００７ ｌ ５ Ｊ Ｚｈｏｕ Ｈ，Ｙａｈ Ｂ，Ｚｈａｎｇ Ｙ．３Ｄ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＰＧ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈ，２００８，２０４（１－３）：４７５—４８０． （ａ） （ｂ） ［６］齐贵亮．注射成型新技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１１：１． ａ一随形水路；ｂ一传统水路 ［７］荣建刚，荣立峰，赵秉龙，等．ＵＧＮＸ６．０中文版入门与提高［Ｍ］． 图ｌ２传统水路和随形水路下的电机盒塑料件的实物对比图 北京：清华大学出版社，２０１１：１ 美国公司使用可回收碳纤维生产皮艇桨叶 更容易加＿Ｔ，生产成本不会增加。回收碳纤维增强塑料可满 美同手工划艇桨生产商Ｗｅｒｎｅｒ Ｐａｄｄｌｅｓ使用从波音飞 足Ｗｅｍｅｒ对浆片外观和强度、刚度及其它物理性质的要求， 机公司回收的碳纤维增强塑料来生产皮艇桨叶，并且该材料 同时使用可再生碳纤维能够提高客户的环保意识。（中聚网）
