随着塑料工业的迅猛发展,产品塑料化、轻量化的趋势不断加强,塑料具有质轻价廉强度高等优势,使其在仪器仪表、汽车、电子电气、医疗器械等领域得到日益广泛的应用。以“塑”代“钢”将成为未来工业发展的新趋势,而注射成型技术又是塑料制品加工的最主要的方式,占到80%以上。这就对塑料制品的成型质量、生产周期等方面提出了更高的要求,显然,以经验为主的传统模具设计方法已无法满足短周期、少试模／修模、高品质地开发新模具的要求。注射成型CAE技术的应用,可很好地解决传统注塑模具设计方法的不足。论文以医用超声探头外壳为研究对象,采用“设计+仿真”的方法,以Pro/E、 Moldflow软件作为设计和仿真平台,开展了整套注塑模具的设计和CAE注射过程的数值模拟仿真。即运用Pro/E软件对模具的成型零件和结构零件进行设计,包括内模镶件(凸模和凹模)、浇注和冷却系统、侧向分型机构(斜导柱与滑块机构、斜顶杆机构)、排气系统和脱模机构以及标准模架；利用典型的模流分析软件Moldflow对初始模具设计中的浇注、冷却系统进行充填、流动和冷却分析,查找设计中的不足并加以优化,得到最优的浇注和冷却系统；采用正交试验法,对塑件的注射成型过程进行数值模拟仿真。论文取得了以下主要成果：(1)对此前参与设计的超声探头原型样机中的手柄下盖进行了结构工艺分析,查找了此外壳结构设计中的不足(如脱模斜度为负值；产品内表面存在破孔；加强筋及凸台未倒圆角),并利用Pro/E软件改善得到了合理的超声探头外壳,为后序利用Moldflow进行数值模拟,建立精确的物理模型和得到更真实的仿真结果奠定了基础。(2)运用Moldflow软件进行注塑过程CAE的充填、流动和冷却仿真分析,优化了注塑模具中的浇注系统、冷却系统。结果表明,采用“S”型平衡流道(Ⅰ级、Ⅱ级分流道直径分别为Φ6mm,Φ5mm)和潜伏式浇口(斜角45°,浇口直径d3=2.5mm,长度L1=12mm),得到的浇注系统充填流动性优于初始设计；设计的6条冷却水路(管道直径为Φ8mm)的出、入水口温差仅为0.5℃,回路管壁温度之差为2.1℃,冷却效果较好。结果表明,结合CAE技术可大大缩短注塑模具设计的周期,提高模具设计的质量,降低模具开发总费用。(3)通过正交试验,预测了探头下盖注塑成型时的翘曲变形情况,查明了影响翘曲变形的主要原因为注射时间t1,且影响的主次顺序是注射时间t1>模具温度T2>熔体温度T1>冷却时间t3>保压时间t2>保压压力P。优化得到一组翘曲变形量最小的成型工艺参数组合,即熔体温度T1=247.5℃,模具温度T2=92.5℃,注射时间t1=3s,保压压力P=75%,保压时间t2=7.5s,冷却时间t3=25s,翘曲变形量仅为0.1974mm,且主要是由冷却不均导致的,即为今后实际生产过程中工艺参数的选取提供坚实可靠的理论指导。