【摘要】隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航天、航空、電子、電氣、機(jī)械、船舶和汽車(chē)等行業(yè)的推廣應(yīng)用，塑料產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無(wú)法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。CAE軟件技術(shù)已成為塑料產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中不可或缺的合作伙伴，同傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，CAE技術(shù)無(wú)論在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，都具有很大優(yōu)越性。

【關(guān)鍵詞】 CAE技術(shù)；模具；注塑成型；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ320.66文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016） 11（a）-0000-00

一、CAE技術(shù)簡(jiǎn)介

CAE系計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering）的簡(jiǎn)稱(chēng)，借助計(jì)算機(jī)來(lái)輔助分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、模具結(jié)構(gòu)及優(yōu)化其結(jié)構(gòu)性能等。CAE軟件可作靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、動(dòng)態(tài)分析、流體分析等，也就是工程設(shè)計(jì)中的分析計(jì)算和模擬仿真。

CAE從60年代初在工程上開(kāi)始應(yīng)用至今已歷經(jīng)50多年的發(fā)展，經(jīng)歷了從蓬勃發(fā)展到日趨成熟的過(guò)程，現(xiàn)已成為工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析中（如航空、航天、機(jī)械、土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域）必不可少的數(shù)值計(jì)算工具、重要手段。

二、CAE技術(shù)在塑料產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

根據(jù)各種塑料的固有性能，利用一切可實(shí)施的方法，可以使其成為具有一定形狀和尺寸的塑料制品。獲得合格的塑料制品的前提是塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，而通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)CAE技術(shù)進(jìn)行的模內(nèi)塑料流動(dòng)模擬及壓力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的分析，為模具設(shè)計(jì)者的決策提供了更科學(xué)、更合理的依據(jù)，避免了設(shè)計(jì)的盲目性，是模具設(shè)計(jì)水平得以提高。

三、CAE技術(shù)在塑料模具設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用

對(duì)注塑成型來(lái)說(shuō)，我們要有效控制塑料的充填方式，以便得到完整的塑件，使注射成型有序、可靠及經(jīng)濟(jì)。而CAE軟件技術(shù)就可以模擬良好的充填形式，減少模具的磨損，降低生產(chǎn)成本。

中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)周永泰認(rèn)為，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)確實(shí)存在CAE軟件應(yīng)用不廣的現(xiàn)象。這是由于國(guó)內(nèi)塑料模具企業(yè)普遍存在憑經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)的現(xiàn)象，往往是通過(guò)反復(fù)試模來(lái)修改模具。其實(shí)這種傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式不僅成本高，而且不精確。

借助CAE技術(shù)，我們可以有效分析塑料制品的填充、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等等。

1、塑件能否完整填充

保證塑件結(jié)構(gòu)完整是模具注射成型的一大要點(diǎn)，可以模擬注射成型過(guò)程。我們一般選擇單向填充，它可以提高塑件內(nèi)部分子單向取向及穩(wěn)定取向，單向填充可有效避免因不同的分子取向所導(dǎo)致的塑件翹曲變形現(xiàn)象。

2、澆注系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在模具的實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們要考慮很多因素，反復(fù)權(quán)衡利弊，盡量使設(shè)計(jì)方案盡善盡美。

借助軟件技術(shù)，可有效分析塑料進(jìn)膠位置及澆口數(shù)量，設(shè)計(jì)模腔壓力平衡、溫度平衡的流道系統(tǒng)，保證塑料均勻填充，對(duì)流道內(nèi)剪切速率和摩擦熱進(jìn)行評(píng)估，可有效避免溶體溫度過(guò)高而造成塑料分解、降解，從而保證塑件質(zhì)量。

3、溫控系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

借助CAE軟件技術(shù)，可分析溫控系統(tǒng)對(duì)塑料填充的影響，優(yōu)化溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，縮短成型周期，提高生產(chǎn)效率。

4、修模成本的降低

塑料模具在制作完畢后還有一個(gè)試模、修模的過(guò)程，如果反復(fù)地試模、修模則需要耗損大量的時(shí)間和金錢(qián)，還極易損傷模具，縮短模具的使用壽命。而借助CAE分析可有效提高模具一次試模成功的機(jī)率，從而延長(zhǎng)注塑模具的使用壽命。

四、CAE軟件技術(shù)對(duì)模具注塑成型的幫助

1、 模流分析

對(duì)塑料熔體溫度、模具溫度和注射速度等主要注塑成型工藝參數(shù)提出一個(gè)目標(biāo)趨勢(shì)，通過(guò)流動(dòng)分析，我們可估定各個(gè)參數(shù)值，從而合理確定變動(dòng)范圍，聯(lián)合設(shè)計(jì)者一起設(shè)定最佳的模具方案、使用經(jīng)濟(jì)有效的加工設(shè)備。

2、 減小塑件殘余應(yīng)力，避免翹曲變形

塑件在成型過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而殘余應(yīng)力通常會(huì)使塑件翹曲變形甚至失效報(bào)廢，而我們通過(guò)CAE技術(shù)可以有效選擇最佳的工藝參數(shù)減少塑件殘余應(yīng)力。

3、 節(jié)省材料，減少過(guò)量充模

采用平衡式流道和平衡式型腔布局，有助于同時(shí)充模、減少耗材及消除因局部過(guò)量注射所造成的翹曲變形。

4、減少流道尺寸、降低用料成本

CAE軟件技術(shù)可模擬塑料流動(dòng)分析，將有助于選定最佳的流道尺寸，以減少澆道部分塑料用料量，從而縮短冷卻時(shí)間，縮短整個(gè)成型周期，降低用料，節(jié)約成本。

【結(jié)束語(yǔ)】

模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備。CAE技術(shù)作為一種近似數(shù)據(jù)參數(shù)分析軟件，在塑料模具制造加工之前借助計(jì)算機(jī)對(duì)模具設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和模擬，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)形象、直觀地模擬實(shí)際注塑成型中熔體的動(dòng)態(tài)填充、保壓、冷卻等過(guò)程，定量地給出成型過(guò)程中的狀態(tài)參數(shù)（如壓力、溫度、速度等）。CAE軟件技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)者設(shè)想模具設(shè)計(jì)中存在的缺陷，為模具設(shè)計(jì)者修模提供科學(xué)依據(jù)，并且省時(shí)省力，減少試模、修模次數(shù)，縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，降低生產(chǎn)本錢(qián)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

作者簡(jiǎn)介：龍海玲，女（漢族），湖南衡陽(yáng)，湖南衡陽(yáng)技師學(xué)院模具系，主要從事模具專(zhuān)業(yè)相關(guān)課程教學(xué)工作。

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