塑磁定子模具的冷却系统设计与优化(附件)【字数：15333】
摘 要摘 要随着模具制造技术的不断发展，CAD/CAE/CAM一体化技术在模具结构的设计上也得到不断发展与创新，减少了计算和操作误差，提高了准确性和生产效率，改善了产品品质，降低了生产原始资本。模具的冷却系统是用来冷却塑件，液压油，浇注系统及模具的，冷却效果的好坏对模具的成型效率和塑件的质量影响非常大。它是一个封闭的循环系统，将冷却介质分配到各个独立的回路上并对其流量进行控制。本文以高效节能直流变频电机磁塑定子精密注射成型模具作为研究的对象，其中主要研究该注塑定子冷却系统的设计和优化。研究过程中首先通过设计计算获得理论中的塑磁定子的结构尺寸，并借助三维建模软件Pro/E进行建模，获得塑磁定子的三维模型，将该模型导入Moldflow有限元软件中进行模流分析，分析后得到网格划分、成型分析，充填分析等相应参数的云图，从中可以很直观地确定定子各个部位充填、流动阻力等情况，根据流动阻力指示器建立合适的浇注系统。接着，把通过理论设计的多个冷却系统在Moldflow中建立起来并且进行冷却分析，将多个方案的分析结果进行对比得出较优方案。最后对已经得出的较为优质的方案进行再优化，缩小回路冷却介质温度、到达顶出温度的时间，平均温度等参数，使塑磁定子能够均衡有效的冷却，得到最佳的冷却系统的设计方案。关键词注塑模具；塑磁定子；有限元；冷却系统；设计优化
Keywords:?injection mold; plastic magnetic stator; Moldflow; cooling system; design optimization 目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题选取的背景 1
1.2 本课题研究目的与意义 1
1.3 注塑模具国内外研究现状 2
1.4 本课题研究内容 3
第二章 塑磁定子冷却系统的分析 5
2.1 注塑模具冷却系统的重要性 5
2.1.1 冷却系统对塑件质量的影响 5
2.1.2 冷却系统对生产效率的影响 6
2.2 影响冷却系统冷却效果的因素 7
2.3 冷却系统的结构形式 8
2.4 冷却系统设计的基本原则 10
第三章 塑磁定子充模流动过程的分析 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1
3.1 模具的工作原理 11
3.2 模流分析的流程 11
3.3 修复简化和网格划分 12
3.3.1 应用CADdoctor对模型进行修复和简化 12
3.3.2 导入Moldflow进行网格划分 13
3.4 浇注系统的确定 14
3.5 工艺参数设置 15
3.6 成型和充填分析 16
3.6.1 成型窗口分析 16
3.6.2 充填分析 17
第四章 冷却方案的结构设计与优化 19
4.1 冷却方案的设计 19
4.2 各方案之间的参数对比 20
4.2.1 回路冷却液温度 20
4.2.2 冷却质量 21
4.2.3 模具平均温度 23
4.2.4 达到顶出温度的时间 24
4.2.5 翘曲变形量 25
4.3 冷却分析结果 27
第五章 冷却方案的尺寸优化 28
5.1 方案的尺寸设计 28
5.2 参数对比 29
5.2.1 回路冷却液温度 29
5.2.2 冷却质量 29
5.2.3 平均温度 30
5.2.4 达到顶出温度的时间 31
5.2.5 翘曲变形量 31
5.3 方案总结 32
结 论 33
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1 本课题选取的背景
本课题来源于张家港倍恩特磁塑科技有限公司的高效节能直流变频电机磁塑定子精密注射成型模具的研究项目。该公司生产各种塑磁产品，主要通过注塑成型的方法进行产品塑料部件的生产和加工。随着塑料工业的飞速发展，模具作为各种产业的核心工艺制品，大众对模具设计和制造的要求越来越严苛，而传统的模具制造工艺已经无法顺应当代需求了。由此现代化计算机辅助工程CAE仿真技术的出现就有了极大的必要性，极大地减轻了人工的压力，降低了生产原始资本，提高了生产效率，保障了产品品质，对于促进塑料工业和模具行业的未来前景具有极大地影响。
注塑制品具有易于成型，生产周期短，并且有利于大规模生产，易于实现机械化控制的优点。注塑制品从设计到制造出成品是一个特别繁杂的阶段，它包括塑件产品设计，模具结构设计（成型零件、浇注系统、冷却系统、推出机构等），模具模拟分析优化和模具投入生产制造的几个主要的工作流程，其中冷却系统是影响塑件的内部性能和外部特征的重要因素，并且影响模具的寿命，因此对冷却系统的分析是厂家亟待研究的重要项目。本课题是以该公司的高效节能直流变频电机磁塑定子精密注射成型模具的关键零件作为研究对象，利用三维建模和CAE有限元分析方法对其关键零件的冷却系统进行设计和分析，为其优化设计提供理论依据。
1.2 本课题研究目的与意义
本课题针对塑磁定子塑件，并根据相关的注塑模具设计的知识对定子的注塑模具的关键零件进行设计计算，以Pro/Engineer软件、Moldflow软件分别作为开发和分析平台来进行冷却系统设和优化。
在实际投入生产时，因为模具制品的构造繁杂，工艺条件的差别，使得注塑过程中制件各个部分的塑料固化时的温度不一样，造成由于热交换而产生的热应力。这种热应力会导致塑件的翘曲和变形等不利作用，这时冷却系统就发挥了至关重要的作用。利用冷却系统可以改变模具内部的温度，让其保持合理的模具温度，从而降低制件变形的概率，提高制件尺寸的精确性和制件结构的稳定性。制件的成型周期包括注射时间、顶出时间、冷却时间、开模时间，其中模具的冷却时间占整个周期的2/3以上，合适的冷却系统使塑磁产品的各个部分能均匀散热，进一步缩小由于产品形状结构差异带来的温度差，更重要的是能够迅速有效的实现塑件的成形、均匀冷却、提前避免残余应力和收缩不均衡而导致的翘曲变形、减少成形周期所需要的时间，从而增加成品率,获得更多的经济增长，所以合理设计模具的冷却系统和分析温度对于模具具体各项参数的影响是非常必要的。
本课题以塑磁定子为例，主要利用ProE和Moldflow软件实现塑磁定子的冷却回路的合理设计与优化，来实现该塑磁定子迅速均衡冷却，降低因为应力而产生的翘曲变形量，缩短塑件成型的时间，提高生产效率的目的。
Keywords:?injection mold; plastic magnetic stator; Moldflow; cooling system; design optimization 目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题选取的背景 1
1.2 本课题研究目的与意义 1
1.3 注塑模具国内外研究现状 2
1.4 本课题研究内容 3
第二章 塑磁定子冷却系统的分析 5
2.1 注塑模具冷却系统的重要性 5
2.1.1 冷却系统对塑件质量的影响 5
2.1.2 冷却系统对生产效率的影响 6
2.2 影响冷却系统冷却效果的因素 7
2.3 冷却系统的结构形式 8
2.4 冷却系统设计的基本原则 10
第三章 塑磁定子充模流动过程的分析 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
1
3.1 模具的工作原理 11
3.2 模流分析的流程 11
3.3 修复简化和网格划分 12
3.3.1 应用CADdoctor对模型进行修复和简化 12
3.3.2 导入Moldflow进行网格划分 13
3.4 浇注系统的确定 14
3.5 工艺参数设置 15
3.6 成型和充填分析 16
3.6.1 成型窗口分析 16
3.6.2 充填分析 17
第四章 冷却方案的结构设计与优化 19
4.1 冷却方案的设计 19
4.2 各方案之间的参数对比 20
4.2.1 回路冷却液温度 20
4.2.2 冷却质量 21
4.2.3 模具平均温度 23
4.2.4 达到顶出温度的时间 24
4.2.5 翘曲变形量 25
4.3 冷却分析结果 27
第五章 冷却方案的尺寸优化 28
5.1 方案的尺寸设计 28
5.2 参数对比 29
5.2.1 回路冷却液温度 29
5.2.2 冷却质量 29
5.2.3 平均温度 30
5.2.4 达到顶出温度的时间 31
5.2.5 翘曲变形量 31
5.3 方案总结 32
结 论 33
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1 本课题选取的背景
本课题来源于张家港倍恩特磁塑科技有限公司的高效节能直流变频电机磁塑定子精密注射成型模具的研究项目。该公司生产各种塑磁产品，主要通过注塑成型的方法进行产品塑料部件的生产和加工。随着塑料工业的飞速发展，模具作为各种产业的核心工艺制品，大众对模具设计和制造的要求越来越严苛，而传统的模具制造工艺已经无法顺应当代需求了。由此现代化计算机辅助工程CAE仿真技术的出现就有了极大的必要性，极大地减轻了人工的压力，降低了生产原始资本，提高了生产效率，保障了产品品质，对于促进塑料工业和模具行业的未来前景具有极大地影响。
注塑制品具有易于成型，生产周期短，并且有利于大规模生产，易于实现机械化控制的优点。注塑制品从设计到制造出成品是一个特别繁杂的阶段，它包括塑件产品设计，模具结构设计（成型零件、浇注系统、冷却系统、推出机构等），模具模拟分析优化和模具投入生产制造的几个主要的工作流程，其中冷却系统是影响塑件的内部性能和外部特征的重要因素，并且影响模具的寿命，因此对冷却系统的分析是厂家亟待研究的重要项目。本课题是以该公司的高效节能直流变频电机磁塑定子精密注射成型模具的关键零件作为研究对象，利用三维建模和CAE有限元分析方法对其关键零件的冷却系统进行设计和分析，为其优化设计提供理论依据。
1.2 本课题研究目的与意义
本课题针对塑磁定子塑件，并根据相关的注塑模具设计的知识对定子的注塑模具的关键零件进行设计计算，以Pro/Engineer软件、Moldflow软件分别作为开发和分析平台来进行冷却系统设和优化。
在实际投入生产时，因为模具制品的构造繁杂，工艺条件的差别，使得注塑过程中制件各个部分的塑料固化时的温度不一样，造成由于热交换而产生的热应力。这种热应力会导致塑件的翘曲和变形等不利作用，这时冷却系统就发挥了至关重要的作用。利用冷却系统可以改变模具内部的温度，让其保持合理的模具温度，从而降低制件变形的概率，提高制件尺寸的精确性和制件结构的稳定性。制件的成型周期包括注射时间、顶出时间、冷却时间、开模时间，其中模具的冷却时间占整个周期的2/3以上，合适的冷却系统使塑磁产品的各个部分能均匀散热，进一步缩小由于产品形状结构差异带来的温度差，更重要的是能够迅速有效的实现塑件的成形、均匀冷却、提前避免残余应力和收缩不均衡而导致的翘曲变形、减少成形周期所需要的时间，从而增加成品率,获得更多的经济增长，所以合理设计模具的冷却系统和分析温度对于模具具体各项参数的影响是非常必要的。
本课题以塑磁定子为例，主要利用ProE和Moldflow软件实现塑磁定子的冷却回路的合理设计与优化，来实现该塑磁定子迅速均衡冷却，降低因为应力而产生的翘曲变形量，缩短塑件成型的时间，提高生产效率的目的。
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