隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代模具工業(yè)已發(fā)展成為技術(shù)密集型的產(chǎn)業(yè)。CAD/CAE/CAM技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)等在模具工業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。其中計算機輔助工程(CAE)技術(shù)的出現(xiàn)，改變了長期以來模具設(shè)計主要依賴個人經(jīng)驗，設(shè)計過程中試模次數(shù)多、周期長甚至導(dǎo)致模具報廢，模具研發(fā)成本大的情況。通過CAE的數(shù)值仿真技術(shù)，模具研發(fā)者可以在模具生產(chǎn)出來之前僅僅是利用產(chǎn)品的CAD模型就可對模具成型過程進行工藝性分析，從而可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題，減少試模次數(shù)，縮短研發(fā)周期;可以進行優(yōu)化設(shè)計，獲得最佳工藝方案和工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;可以查找制件缺陷的產(chǎn)生原因等。CAE技術(shù)的應(yīng)用大大提高了模具企業(yè)適應(yīng)市場需求的能力。

應(yīng)用軟件

塑料模具行業(yè)中CAE技術(shù)主要應(yīng)用在塑料成型模擬方面。 MoldFlow和PlasticAdvisor是塑料模具行業(yè)常用的塑料成型模擬軟件。MoldFlow是著名的專業(yè)塑料成型模擬軟件，其 MPI(moldflowplasticinsight)部分功能十分強大，包括流動分析、冷卻分析、收縮分析、翹曲分析、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、注射工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計等功能。流動分析功能模擬了塑料熔體在整個注塑過程中的流動情況，設(shè)計人員可以通過模擬結(jié)果獲得型腔溫度、型腔壓力等工藝參數(shù)，可以觀察熔料推進過程，確定熔接痕出現(xiàn)位置、氣穴出現(xiàn)位置，從而可以優(yōu)化澆口位置和加工參數(shù)、為進行排氣系統(tǒng)的設(shè)計提供依據(jù)、預(yù)測制件可能出現(xiàn)的缺陷、獲得方案改進的方法。冷卻分析功能可以進行模具冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，包括管道數(shù)目、位置、冷卻工藝參數(shù)等。收縮分析和翹曲分析可以進行塑件各個方向收縮情況的分析，從而預(yù)測縮痕;可以計算因冷卻和收縮不均而產(chǎn)生的翹曲變形量，并指出引起翹曲的主因。纖維取向分析功能可以使技術(shù)人員清晰地看到纖維取向在制件的各個部位的分布，從而獲得制件的剛度信息。

Pro/PlasticAdvisor(塑料顧問)是Pro/engineer軟件的選項模塊，可以進行材料類型選擇和澆口位置設(shè)置，通過充模動畫描述充模過程、熔合線位置和氣泡可能出現(xiàn)的位置，模擬塑料熔體的流動、保壓、冷卻過程，對制品可能發(fā)生的翹曲進行預(yù)測等功能。通過注塑成型分析獲得的信息對模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計具有非常重要的指導(dǎo)意義。

設(shè)計實例

在注射模的設(shè)計過程中，澆口的設(shè)計是整個模具設(shè)計的基礎(chǔ)工作。澆口形式和位置確定的是否合理是非常關(guān)鍵的。傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，澆口的設(shè)計主要依靠經(jīng)驗，設(shè)計結(jié)果無把握。利用上述的CAE軟件，可以很好地解決這個問題。下面以一筆記本外殼件為例，運用plasticadvisor進行澆口位置的優(yōu)化設(shè)計。。分析塑件圖可知，本件的特點是壁厚較薄，結(jié)構(gòu)繁雜，細小結(jié)構(gòu)較多。因此，對于其模具(模具加工設(shè)備提高加工性能七大體現(xiàn))的設(shè)計來說，澆口方式和澆口位置的選擇是非常重要的，這關(guān)系到所設(shè)計的模具能否正常充模，生產(chǎn)出合格的制件以及模具壽命的長短。通過分析可知，本件可以有三種澆口設(shè)計方案。第一種方案是采用直接澆口，即直接在塑件表面采用大點進澆。第二種方案是采用側(cè)澆口，在塑件的側(cè)向非外觀面?zhèn)认蜻M澆。第三種方案是采用點澆口，即在產(chǎn)品表面設(shè)置針孔澆口進行進澆。前兩種方案通過兩板模即可實現(xiàn)，模具結(jié)構(gòu)較簡單。第三種方案要通過三板模方能實現(xiàn)，模具結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。下面是利用Pro/PlasticAdvisor對三種進澆方案進行模具流動性分析的結(jié)果。

采用直接澆口所產(chǎn)生的成型問題點有充填過程塑料流動不均、充填壓力分布不均及充填不足的狀況。充填不足自然導(dǎo)致成型缺陷，這是顯而易見的。另外，在塑料流動不均及壓力分布不均的情形下，即使是成型飽模了，成型后的成品也會發(fā)生嚴(yán)重變形，出現(xiàn)廢品。再者，采用直接澆口，產(chǎn)品成型完畢后的料頭處理也會影響產(chǎn)品外觀。

采用側(cè)澆口進澆會存在很明顯的充填不足現(xiàn)象，另外也有流料不均的情形產(chǎn)生。如果在試模時為了達到充模飽滿的目的而人為加大成型時的注射壓力和射出速度，導(dǎo)致出現(xiàn)過大的注射壓力，極有可能造成模具漲模現(xiàn)象，嚴(yán)重影響模具壽命。

采用點澆口的成型狀況明顯優(yōu)于前兩個進澆方案。在流料均勻性方面明顯比單點進澆時平均了許多，充填不足的現(xiàn)象也沒有了。但是，從壓力分布圖上我們可以看出其壓力分布仍然不夠均勻，我們可以在模具設(shè)計時通過控制進澆點的大小來調(diào)整壓力分布，達到壓力分布均勻的目的。

通過上述對三種進澆方案的分析，我們可以知道，對于本薄壁復(fù)雜件，采用單點進澆是不合適的，很難達到流料均勻，充模飽滿的結(jié)果。由于壓力的分布不均，塑件會產(chǎn)生不同程度的變形。只有采用多點進澆并結(jié)合進澆點大小的調(diào)整才能達到比較理想的結(jié)果。進澆形式和進澆位置的合理確定就為接下來的模具設(shè)計工作打下了良好的基礎(chǔ)。

包括CAE技術(shù)在內(nèi)的CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用水平，已經(jīng)成為一個國家工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用將進一步提升企業(yè)核心競爭力，使企業(yè)能夠在成本、品質(zhì)和效率等方面全面超越競爭對手。