蔣海波

摘 要：傳統(tǒng)的企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息是以2D圖紙為標(biāo)準(zhǔn)載體向下游傳輸?shù)模捎?D圖紙的局限性，在信息傳輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)諸如信息丟失、更改等問(wèn)題，導(dǎo)致最終產(chǎn)品與最初的設(shè)計(jì)信息出現(xiàn)偏差，影響產(chǎn)品的精確性。同時(shí)，多個(gè)后續(xù)流程由于工作需要往往要各自重新進(jìn)行3D建模，大量的重復(fù)工作造成工作量的無(wú)謂增加。

關(guān)鍵詞：CAE/CAD；活塞塑件；模具設(shè)計(jì)

0.引言

模具工業(yè)的發(fā)展和完善促進(jìn)了國(guó)內(nèi)精細(xì)化加工和制造業(yè)的向好發(fā)展，借鑒當(dāng)前國(guó)際上在模具設(shè)計(jì)與加工行業(yè)中較為流行的CAE/CAD技術(shù)，該技術(shù)可以借助計(jì)算機(jī)的相關(guān)計(jì)算程序?qū)δ＞吆统善愤M(jìn)行全面分析，一次來(lái)提升產(chǎn)品數(shù)據(jù)方面的精準(zhǔn)度和自身品質(zhì)，對(duì)于模具行業(yè)本身的發(fā)展和整個(gè)制造行業(yè)的提升都十分有幫助。

1.模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及注塑模CAD/CAE發(fā)展

1.1模具行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

現(xiàn)如今，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)中，有很大一部分的發(fā)展離不開(kāi)對(duì)模具行業(yè)的依賴，例如我們?nèi)粘Ｉ钪屑彝ビ玫降碾娨暀C(jī)、洗衣機(jī)以及各類電子產(chǎn)品，還有日常出行的家用車的儀表、音響還有各類儀器等等的完善也都需要模具的參與。尤其是對(duì)于一些電子行業(yè)來(lái)說(shuō)，由于其采用了模塊化的生產(chǎn)方式，對(duì)模具產(chǎn)品的依賴程度高達(dá)80%左右[1]。在現(xiàn)代社會(huì)中，一個(gè)國(guó)家或地區(qū)自身制造業(yè)水平高低的很重要因素就體現(xiàn)在了模具行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀層面，尤其是一些涉及眾多行業(yè)的大型制造業(yè)，如整車制造、航空航天技術(shù)、大型船舶等無(wú)不對(duì)模具行業(yè)有著高度的依賴性。也正因?yàn)槿绱?，世界上的制造業(yè)大國(guó)和強(qiáng)國(guó)紛紛加強(qiáng)了對(duì)模具行業(yè)的投入和建設(shè)力度，以期能夠在現(xiàn)如今的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)。

1.2注塑模CAD/CAE發(fā)展

CAD/CAE都是借助計(jì)算機(jī)開(kāi)展的采用注塑技術(shù)進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的一門(mén)專業(yè)技術(shù)，其突出的特點(diǎn)在于，在實(shí)際的進(jìn)展過(guò)程中不僅重視了對(duì)產(chǎn)品幾何特征的重視，而且對(duì)于一些非集合的要素也進(jìn)行了一定程度的設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了該項(xiàng)技術(shù)的高度精確性。在具體到模具自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，相關(guān)工作是由工作人員結(jié)合產(chǎn)品的自身特性來(lái)予以選取和決定的，而且在這一環(huán)節(jié)之后還有相應(yīng)的分析和總結(jié)環(huán)節(jié)，然后再根據(jù)相應(yīng)的反饋和總結(jié)結(jié)果來(lái)對(duì)其詳細(xì)的內(nèi)部設(shè)計(jì)予以宏觀規(guī)劃和具體細(xì)化，將所有的相關(guān)工作落到實(shí)處，諸如我們?cè)谥敖?jīng)常提到的力學(xué)原理的基本分析等等包括在內(nèi)[2]。在所有的這些環(huán)節(jié)完成之后，專業(yè)工程師再對(duì)所涉及的相關(guān)信息進(jìn)行匯總、設(shè)計(jì)出相關(guān)的計(jì)算機(jī)編程，并生成模具零件制造加工過(guò)程的控制信息。

2.注塑模CAD/CAE技術(shù)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用方法

2.1注塑模CAD/CAE技術(shù)優(yōu)勢(shì)

其一，模具質(zhì)量得到大幅提升。這一項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，摒棄了原有的主要評(píng)價(jià)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)操作的標(biāo)準(zhǔn)，而是借助計(jì)算機(jī)內(nèi)部所存儲(chǔ)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)建立起一整套的分析系統(tǒng)，然后在這一整套分析系統(tǒng)中借助人際互動(dòng)的基本原理使得計(jì)算機(jī)和操作人員本身各司其職，都從事自身更加專業(yè)的技術(shù)環(huán)節(jié)，這樣的直接結(jié)構(gòu)就是可以使得模具身，尤其是一些相對(duì)精細(xì)化的模具制作環(huán)節(jié)中的精確度得到大幅提升。

其二，制作時(shí)間大大減少。這一作用的可以分為兩個(gè)層面來(lái)進(jìn)行論述，對(duì)于CAD技術(shù)而言，其自身具備大容量的內(nèi)存庫(kù)，儲(chǔ)存有海量的標(biāo)準(zhǔn)件的相關(guān)數(shù)據(jù)，我們?cè)趯?shí)際的模塊化生產(chǎn)中就可以直接將這些“庫(kù)存”的數(shù)據(jù)拿來(lái)為我所用；另一層面，對(duì)于CAE技術(shù)而言，其技術(shù)的優(yōu)越性體現(xiàn)在了其最后對(duì)模具的的校核環(huán)節(jié)，不僅大大節(jié)省人力操作的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還避免了因?yàn)檎J(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的差異而造成的誤差，整個(gè)的流程環(huán)節(jié)大大減少，也就最終造成了制作時(shí)間的縮短。

其三，成本降低?，F(xiàn)在國(guó)外在很多行業(yè)普遍采用的模塊化的生產(chǎn)方式，其直接的作用就是效率高、成本低。而對(duì)于CAD/CAE的采用來(lái)說(shuō)，模具行業(yè)在成本方面也會(huì)大幅降低，我們借助計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成的這項(xiàng)工作可以使注塑模一次成型，這樣的方式也就避免了傳統(tǒng)的加工方式中在后期借助人工開(kāi)展得各項(xiàng)校核、訂正和修改的環(huán)節(jié)，不僅精準(zhǔn)度高、節(jié)省時(shí)間，而且也大大降低了模具的生產(chǎn)成本。

其四，創(chuàng)造性和創(chuàng)新性得以加強(qiáng)。借助CAD/CAE技術(shù)在可以保證整體之狼的前提下，相關(guān)的操作人員無(wú)需再將精力放到之前的冗余勞動(dòng)中，可以騰出時(shí)間和經(jīng)歷對(duì)整體的設(shè)計(jì)風(fēng)格進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。

其五，管理得有加強(qiáng)。CAD/CAE技術(shù)在采用之后，相關(guān)的生產(chǎn)企業(yè)為了獲得最佳的生產(chǎn)效益，勢(shì)必會(huì)據(jù)此建立起一整套萬(wàn)善、健全的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、校正方案，整體的生產(chǎn)和管理流程不僅在第一時(shí)間得以確立，更為重要的事一些專業(yè)化企業(yè)的管理水平會(huì)在這樣的基礎(chǔ)上有一個(gè)質(zhì)的飛躍[3]。

2.2注塑模CAD/CAE技術(shù)應(yīng)用方法

我們?cè)谠O(shè)計(jì)注塑模具時(shí)，除了要對(duì)型腔自身所具備的配置、個(gè)數(shù)等有一個(gè)相對(duì)明晰的了解之外，更為重要的一點(diǎn)是要明確所選用材料自身的型號(hào)以及注射量等相對(duì)細(xì)化的各項(xiàng)具體指標(biāo)，唯有這樣將很多目標(biāo)具體細(xì)化之后，在相關(guān)的后續(xù)工作中才能提高精準(zhǔn)度。上述還是介紹得十分籠統(tǒng)和宏觀，具體的流程我們?cè)敿?xì)介紹一番：

其一，三維CAD模型的構(gòu)建。這一點(diǎn)是后面的各項(xiàng)步驟的前提（需要注意的是如果在之前有相關(guān)的工程圖就可以直接將其導(dǎo)入，無(wú)須再重新構(gòu)建），為下面的各個(gè)步驟打下基礎(chǔ)。

其二，塑性分析模型。關(guān)于塑性分析而言，這項(xiàng)工作對(duì)于CAD模型的構(gòu)建是至關(guān)重要的，一般來(lái)說(shuō)相關(guān)的工作主要可以概括為塑性顧問(wèn)分析、拔模檢驗(yàn)以及厚度檢驗(yàn)等幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的層面。相關(guān)的塑性分析工作流程也絕非“鐵板一塊”，而是可以根據(jù)相應(yīng)的實(shí)際情形進(jìn)行調(diào)整和具體分析。

其三，調(diào)入模具參考模型、設(shè)置收縮率及毛坯工件。根據(jù)塑件所采用的塑料材料設(shè)置塑件的收縮率，并依據(jù)設(shè)置了收縮的模型為依據(jù)，確定模具毛坯尺寸。

其四，設(shè)計(jì)分型面、分割體積塊及抽取模具元件。在此部分是依據(jù)模型形狀，對(duì)模具毛坯進(jìn)行分型，完成模具型腔的建立。這是模具設(shè)計(jì)中十分重要的一部分，模具分型的位置、方式直接決定了模具的板塊的多少、脫模方式及模具的可加工性等等。

其五，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)。在這一項(xiàng)相對(duì)重要的環(huán)節(jié)流程中，其基本的部分可以概括為對(duì)各類組件的設(shè)計(jì)，大致包含了水線、澆口、分流道以及主流道等幾個(gè)部分。具體到相關(guān)組件自身的實(shí)際尺寸和參數(shù)方面，可以對(duì)照之前采用的相對(duì)成熟的方式來(lái)予以確認(rèn)，然后再次調(diào)整和修正自身的各項(xiàng)參數(shù)，直至其余之前的各項(xiàng)參數(shù)都相符為止。而且在這一環(huán)節(jié)需要借助Pro/E軟件來(lái)就上述所介紹的包括水線在內(nèi)的幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于本課題涉及到多種技術(shù)，且個(gè)人能力和精力有限，還有很多內(nèi)容值得深入研究。希望能通過(guò)此次對(duì)注塑模CAD/CAE活塞塑件注射模具的設(shè)計(jì)研究分析，能有助于促進(jìn)實(shí)踐作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]模具行業(yè)設(shè)計(jì)制造技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 陳靜媛. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2015（02）

[2]我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[J]. 汪文虎，劉曉輝，張軍. 模具技術(shù). 2016（01）

[3]模具的CAE/CAD/CAM技術(shù)[J]. 李德群. 電加工與模具. 2016（S1）