4、模具优化的常用方法

浇筑系统的优化，浇筑系统是注塑模具中很重要的一部分，其设计是否合理直接关系到熔体压力与温度的损失，充填的流程，保压补料等等对塑件质量有影响的诸多方面内容，同时也会影响到模具的使用寿命等。在对浇筑系统优化的过程中，可以通过改善浇口的数目位置，分流道的尺寸形状等几何方面，选择最优结果。除了通过对浇筑系统的更改可以优化模具外，模具材料的选择是否恰当也直接影响着成型结果，对于模具材料的选择，除了需要考虑到制件的具体要求以及其可加工性外，还需要考虑到材料的力学性能。但是对于大型塑料模具来说，除了模具本身结构复杂，与之相对应的成型零件的受力状态也十分复杂。因此，如果材料选取不当，在大型模具中，很有可能出现零件出现断裂或者存在裂纹的情况。

其实塑件的产品设计是个很复杂的过程[9]，它包括很多内容，例如制品的设计模具结构的设计模具的加工制造及其生产过程的设计等等，需要很多个步骤以及技术工人共同来完成，是一个不断设计，反复实验，反复修改，不断优化的过程传统的手工设计目前已经无法满足市场激烈竞争的需求，所以目前计算机技术正在从各个方面取代传统的手工设计方式，并取得了极大地进步，推动了模具行业的发展。近几年来塑料成型模具的发展非常迅速，模具越来越趋近于高效率，自动化，精密，大型，长寿命的模具所占的比重也越来越大，热流道的使用也逐步趋向成熟。浇筑系统的智能优化设计大体可以分为三个阶段，即初始设计，优化设计和详细设计。初始设计是指根据输入模块提供的初始信息，然后去调用系统知识库中的知识，经过分析计算和推理判断之后，完成流道的布局形式，浇口类型的数量以及位置等的初始确定。流道的布局主要取决于塑件的精度要求以及型腔的数量[10]，而浇口类型的选择更多的取决于塑件的几何形状以及用户对其外观表面的要求，例如，对于对于一般的壳类形状的塑件，可以选择测浇口，点浇口或直接浇口成型，但是如果塑件本身对外观要求很高，则应该优先考虑点浇口或者内外潜伏式浇口。

浇口位置和浇筑系统的设计，浇口又可称为进料口，用来连接分流道和型腔的，一般来说，浇口是浇筑系统中截面尺寸最小，质量最轻的部分，但是其对制件质量的影响起着至关重要的作用。正确的浇口数量以及类型的选择可以有效的控制模具的充填形式，以此，通常可以借助CAE软件进行分析[11]，再经过反复的模拟分析后，选择最符合要求的浇口位置以及类型，由此确定方案浇口位置从多方面影响着制件质量，例如浇口位置直接影响着模具的充模方式，型腔中的压力分布，熔接线的质量极其位置，残余内应力，翘曲以及平整性等。最主要的是充模方式，只有在浇口的设计能够保证一个平衡充填模式的情况下，才可以使得压力，温度和体积收缩率分布均匀，从而得到良好的塑件质量通过反复模拟改变浇口位置，使得各熔体达到各个边界点的等效流长与参考流长的差值算数平均值最小，从而得到一个平衡的熔体流动充填模式。伴随着较高温度的融流连续的注入，热传递发生在模具的浇口位置，同时熔体材料的本身也会发生热脉冲。热脉冲不但会使模具的温度升高，还会向冷却通道传播[12]，最后热量会通过冷却通道介质散播到外面。如果冷却管道与分型面的距离较大，热脉冲就会将热量传递到模具本身，这样模具就会经受很长时间的高温，同理，如果冷却管道接近模具表面，在冷却管道与模具分型面之间的就会减少，这样一来达到稳态的时间将被缩短。根据工艺经验，传统加工设计冷却管道主要遵循几条原则，第一，冷却水道与模具型腔之间的距离应该保持一致，冷却水道的布局也应该随着模具型腔的变化而变化，这样才可以获得均匀的冷却效果[13]，第二，冷却水道的直径也应该根据具体的模具以及浇注系统的尺寸慎重考虑。冷却水道的直径太小则不利于进行加工，直径过大则会造成冷却水成层流状态，降低了冷却性能，只有在紊流状态下冷却液与管道之间的充分接触，才可以得到好的冷却效果。第三，综合考虑冷却效率以及冷却的均匀性和模板的刚强度变化，一般经验将冷却管道中心线与模具型腔表面的距离设为管道直径的三倍，第四，通过用CAE软件的分析，分析出可能出现熔接痕的位置，然后在设计冷却水道时避免将冷却水道设计在可能出现熔接痕的位置，否则熔接痕部位出现低温区会降低塑件强度[14]。