moldflow的塑磁定子模具浇注系统设计与优化(附件)【字数：14534】
摘 要摘 要随着市场需求的不断扩大，模具的设计与优化技术需要不断改进，尤其是模具的浇注系统，作为决定塑件精度、强度及成型效率的重要因素，浇注系统的优化对整个塑件的制造都有着极大的影响。本次设计是针对高效节能直流变频电机磁塑转子的定子部分进行注塑模具浇注系统的设计与优化。其内容包括注塑转子模具浇注系统几种结构方面的方案设计与对比，不同尺寸对注塑成型的影响。首先提出浇注系统不同结构的四种设计方案，运用Moldflow进行仿真注塑，对比分析各项参数选择出最佳方案。将最佳方案运用在注塑转子模具中，分析结果表明该种方案不仅能达到产品的各项质量要求，还能有效缩短注射成型周期，降低生产成本。文章先从塑磁定子的结构和注塑模具的组成入手，了解注塑模具及浇注系统的结构和注意点，并初步制定模具浇注系统的设计方案，再从结构和尺寸两方面对塑磁定子模具的浇注系统进行分析对比，确定最终的优化方案。在结构优化中，选取的方案主要优化减少了各种缺陷，提高了塑件表面质量；在尺寸优化中，选取的方案优化了注塑条件，提高生产效率，达到节省材料，缩短生产周期的目的。关键词塑磁定子；注塑模具；浇注系统；有限元；仿真设计
Keywords:?plastic magnetic stator; injection mold; gating system; Moldflow; simulation design 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究目的与意义 1
1.2塑磁定子模具浇注系统国内外研究现状 2
1.3 本文研究内容 3
1.4 本文主要结构 3
第二章 塑磁定子的模具设计 4
2.1 MOLDFLOW软件介绍 4
2.2塑件的基本结构分析 5
2.3 注塑模具的基本结构 8
第三章 塑磁定子模具浇注系统的结构设计与优化 12
3.1 浇注系统的结构方案设计 13
3.2 浇注系统的结构方案对比 15
3.2.1 时间分析 16
3.2.2 压力分析 17
3.2.3 温度分析 19
3.2.4 缺陷分析 21
3.3 浇注系统结构方案的确定 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第四章 塑磁定子模具的浇注系统参数设计与优化 26
4.1浇注流道的尺寸优化方案 26
4.2尺寸优化方案结果分析 27
4.2.1 时间分析 27
4.2.2 压力分析 29
4.2.3 温度分析 31
4.2.4 缺陷分析 33
4.3最终方案确定 35
结 论 37
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1课题研究目的与意义
模具行业是一个随着科技发展不断更新要求和技术的行业，这就要求相关人员不但拥有丰富的经验，还要不断学习新知识。特别是近年来，塑料制品的市场逐年扩大，且对工艺的要求不断提高，人工设计与制作已经逐渐被注塑模流分析技术所取代。注塑模流分析技术不仅能解放大量的劳动力，更能预先模拟模具注塑成型过程，提高生产率，提高企业竞争力[1]。
近年来，中国已经由只能重复外延扩大再生产、接收定单进行机械性生产的纯劳力逐渐演变成可以自主设计研发产品进行生产销售的综合型行业，甚至沿海部分企业已经开始实现部分产品的纯技术研究生产外包模式。这不仅仅是在生产产业链中角色的转变，更是中国在模具设计方面取得巨大进展的体现。
模具决定着产品的形状和成型方式，一个模具的好坏直接决定了塑件的质量，模具设计的质量也就直接决定了一个企业的竞争力。塑件生产周期的长短，材料利用率的高低，塑件的精度、强度及缺陷的多少都取决于模具。这些数据是企业竞争力的体现，更是模具行业的人才们需要不断钻研的。
一个好的浇注系统不仅能提高塑件精度、强度和表面质量，更能减少成型周期时长，降低原始资本消耗，因此浇注系统的设计与优化对模具设计而言非常重要，浇注系统设计会影响塑件的性能、外观和成型难易程度，它的优劣对整个模具的影响很大[2]。
我国的浇注系统基本为普通浇注系统，热流道浇注系统（包括绝热式流道和加热式流道）是近年来的新技术。热流道系统刚刚进入国内十几年，仍可算是新兴行业，但在整个注塑模具行业热流道都不是一个陌生的词汇。热流道系统的特点是流道和浇口的塑料一直保持熔融状态，因此需要设计加热系统，而在普通浇注系统中为方便清理浇道凝料而存在的冷料井则是不需要的。热流道系统这种在开模时只需取出塑件，而不必清理浇道凝料的加工方式基本可以实现无废料加工，不仅能减少凝料的浪费，方便后期的回收处理工作，还能减少成型周期时长，这在当今机械生产的模式下有很大的竞争力。
本课题研究的是塑磁定子模具的浇注系统设计与优化，基于塑磁定子的电磁设备更加小型化、轻量化、精密化、节能化和高性能化。目前我国磁性产品档次低，缺乏市场竞争力，产品制造多是重复外延扩大再生产的道路，产品的生产多出于劳动密集型，手工作坊式，单机机械化，传统工艺技术，仅适用于中等和较小规模的生产。本课题的研究目的是设计出能够提高塑磁定子质量的模具。在注塑产品的制造过程中，型腔内熔融塑料的流动状态是影响产品形状、精度及强度的最主要因素，则传递熔体的浇注系统是否合理将直接塑件的最终质量，为此模具浇注系统的合理设计及优化是模具设计是否成功的一大重要衡量指标，这也是本课题的意义所在[3]。
1.2塑磁定子模具浇注系统国内外研究现状
现如今，国内许多企业仍采取传统的普通浇注系统，相关企业的在热流道技术方面的普及程度很低，多数企业采刚刚开始接触这一块，其自主研究能力基本没有，而企业中投入生产的热流道系统多是国外进口。虽然国内自主设计自主生产热流道系统的经验少，时间短，不过已经有了不错的成绩，如开始制订的各项相关标准，热流道生产能力的提高，以及随之不断扩大的模具制造商群体。相信过不了多久，我国一定能达到国际水平，甚至赶超英美等国。
传统的浇注系统只能按照相关人员的认知和阅历进行制定，通过现场不断地调整和尝试来确定浇口、流道的尺寸，以找到符合需求的设计。这种方法不仅费工费时，在遇到复杂模具设计时仅仅靠经验很难解决问题。为了解决这个问题，需要有专业的软件来帮助优化和设计。
目前研究浇注系统优化的方法有很多。比如廖铃钢采用Moldflow进行流道平衡分析，进行注塑模具浇注系统的优化设计，可以得到最佳的浇口数量与位置，合理的流道系统，减少修模次数，但是最佳浇口位置分析仅是针对填充平衡，没有考虑熔接痕、翘曲等因素，特殊浇口也需要预先生成。李钢采用的基于遗传算法和Moldflow的双色成型注塑技术，适应性很好，能提高制品的质量和生产率，但是需要特殊的注塑设备，成本较高。邵鹏飞等以AutoCAD为设计平台，借助Auto LISP语言和C语言开发系统(ADS)，对各类浇注系统的流道、浇口尺寸以及系统压力损失和充模力进行计算和设计，这种方案使用方便,实用性强，但建模过程中约束多，计算繁琐。文劲松采用三维参数化的设计方法，实现浇注系统与成型零件的同时生成，但只能满足简单模具，适应性不强[47]。纵观现有文献可以看出，随着人工智能的发展，利用智能优化方法来实现注塑模具浇注系统的优化设计已经成为主要研究方向，问题关键是在如何设计出一种生产率高适应性强，且适用于浇注系统优化设计的方法成为当前关键。
Keywords:?plastic magnetic stator; injection mold; gating system; Moldflow; simulation design 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究目的与意义 1
1.2塑磁定子模具浇注系统国内外研究现状 2
1.3 本文研究内容 3
1.4 本文主要结构 3
第二章 塑磁定子的模具设计 4
2.1 MOLDFLOW软件介绍 4
2.2塑件的基本结构分析 5
2.3 注塑模具的基本结构 8
第三章 塑磁定子模具浇注系统的结构设计与优化 12
3.1 浇注系统的结构方案设计 13
3.2 浇注系统的结构方案对比 15
3.2.1 时间分析 16
3.2.2 压力分析 17
3.2.3 温度分析 19
3.2.4 缺陷分析 21
3.3 浇注系统结构方案的确定 24 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
第四章 塑磁定子模具的浇注系统参数设计与优化 26
4.1浇注流道的尺寸优化方案 26
4.2尺寸优化方案结果分析 27
4.2.1 时间分析 27
4.2.2 压力分析 29
4.2.3 温度分析 31
4.2.4 缺陷分析 33
4.3最终方案确定 35
结 论 37
致 谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1课题研究目的与意义
模具行业是一个随着科技发展不断更新要求和技术的行业，这就要求相关人员不但拥有丰富的经验，还要不断学习新知识。特别是近年来，塑料制品的市场逐年扩大，且对工艺的要求不断提高，人工设计与制作已经逐渐被注塑模流分析技术所取代。注塑模流分析技术不仅能解放大量的劳动力，更能预先模拟模具注塑成型过程，提高生产率，提高企业竞争力[1]。
近年来，中国已经由只能重复外延扩大再生产、接收定单进行机械性生产的纯劳力逐渐演变成可以自主设计研发产品进行生产销售的综合型行业，甚至沿海部分企业已经开始实现部分产品的纯技术研究生产外包模式。这不仅仅是在生产产业链中角色的转变，更是中国在模具设计方面取得巨大进展的体现。
模具决定着产品的形状和成型方式，一个模具的好坏直接决定了塑件的质量，模具设计的质量也就直接决定了一个企业的竞争力。塑件生产周期的长短，材料利用率的高低，塑件的精度、强度及缺陷的多少都取决于模具。这些数据是企业竞争力的体现，更是模具行业的人才们需要不断钻研的。
一个好的浇注系统不仅能提高塑件精度、强度和表面质量，更能减少成型周期时长，降低原始资本消耗，因此浇注系统的设计与优化对模具设计而言非常重要，浇注系统设计会影响塑件的性能、外观和成型难易程度，它的优劣对整个模具的影响很大[2]。
我国的浇注系统基本为普通浇注系统，热流道浇注系统（包括绝热式流道和加热式流道）是近年来的新技术。热流道系统刚刚进入国内十几年，仍可算是新兴行业，但在整个注塑模具行业热流道都不是一个陌生的词汇。热流道系统的特点是流道和浇口的塑料一直保持熔融状态，因此需要设计加热系统，而在普通浇注系统中为方便清理浇道凝料而存在的冷料井则是不需要的。热流道系统这种在开模时只需取出塑件，而不必清理浇道凝料的加工方式基本可以实现无废料加工，不仅能减少凝料的浪费，方便后期的回收处理工作，还能减少成型周期时长，这在当今机械生产的模式下有很大的竞争力。
本课题研究的是塑磁定子模具的浇注系统设计与优化，基于塑磁定子的电磁设备更加小型化、轻量化、精密化、节能化和高性能化。目前我国磁性产品档次低，缺乏市场竞争力，产品制造多是重复外延扩大再生产的道路，产品的生产多出于劳动密集型，手工作坊式，单机机械化，传统工艺技术，仅适用于中等和较小规模的生产。本课题的研究目的是设计出能够提高塑磁定子质量的模具。在注塑产品的制造过程中，型腔内熔融塑料的流动状态是影响产品形状、精度及强度的最主要因素，则传递熔体的浇注系统是否合理将直接塑件的最终质量，为此模具浇注系统的合理设计及优化是模具设计是否成功的一大重要衡量指标，这也是本课题的意义所在[3]。
1.2塑磁定子模具浇注系统国内外研究现状
现如今，国内许多企业仍采取传统的普通浇注系统，相关企业的在热流道技术方面的普及程度很低，多数企业采刚刚开始接触这一块，其自主研究能力基本没有，而企业中投入生产的热流道系统多是国外进口。虽然国内自主设计自主生产热流道系统的经验少，时间短，不过已经有了不错的成绩，如开始制订的各项相关标准，热流道生产能力的提高，以及随之不断扩大的模具制造商群体。相信过不了多久，我国一定能达到国际水平，甚至赶超英美等国。
传统的浇注系统只能按照相关人员的认知和阅历进行制定，通过现场不断地调整和尝试来确定浇口、流道的尺寸，以找到符合需求的设计。这种方法不仅费工费时，在遇到复杂模具设计时仅仅靠经验很难解决问题。为了解决这个问题，需要有专业的软件来帮助优化和设计。
目前研究浇注系统优化的方法有很多。比如廖铃钢采用Moldflow进行流道平衡分析，进行注塑模具浇注系统的优化设计，可以得到最佳的浇口数量与位置，合理的流道系统，减少修模次数，但是最佳浇口位置分析仅是针对填充平衡，没有考虑熔接痕、翘曲等因素，特殊浇口也需要预先生成。李钢采用的基于遗传算法和Moldflow的双色成型注塑技术，适应性很好，能提高制品的质量和生产率，但是需要特殊的注塑设备，成本较高。邵鹏飞等以AutoCAD为设计平台，借助Auto LISP语言和C语言开发系统(ADS)，对各类浇注系统的流道、浇口尺寸以及系统压力损失和充模力进行计算和设计，这种方案使用方便,实用性强，但建模过程中约束多，计算繁琐。文劲松采用三维参数化的设计方法，实现浇注系统与成型零件的同时生成，但只能满足简单模具，适应性不强[47]。纵观现有文献可以看出，随着人工智能的发展，利用智能优化方法来实现注塑模具浇注系统的优化设计已经成为主要研究方向，问题关键是在如何设计出一种生产率高适应性强，且适用于浇注系统优化设计的方法成为当前关键。
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