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(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)的出現(xiàn)，改變了長(zhǎng)期以來模具設(shè)計(jì)主要依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)過程中試模次數(shù)多、周期長(zhǎng)甚至導(dǎo)致模具報(bào)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(duì)模具成型過程進(jìn)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(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(chǎng)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(qiáng)大，包括流動(dòng)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(jì)等功能。流動(dòng)分析功能模擬了塑料熔體在整個(gè)注塑過程中的流動(dòng)情況，設(shè)計(jì)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(jìn)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(jìn)行排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)、預(yù)測(cè)制件可能出現(xiàn)的缺陷、獲得方案改進(jìn)的方法。冷卻分析功能可以進(jìn)行模具冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jìn)行塑件各個(gè)方向收縮情況的分析，從而預(yù)測(cè)縮痕;可以計(jì)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(gè)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(xiàng)模塊，可以進(jìn)行材料類型選擇和澆口位置設(shè)置，通過充模動(dòng)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(dòng)、保壓、冷卻過程，對(duì)制品可能發(fā)生的翹曲進(jìn)行預(yù)測(cè)等功能。通過注塑成型分析獲得的信息對(duì)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有非常重要的指導(dǎo)意義。

設(shè)計(jì)實(shí)例

在注射模的設(shè)計(jì)過程中，澆口的設(shè)計(jì)是整個(gè)模具設(shè)計(jì)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(jì)過程中，澆口的設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)結(jié)果無把握。利用上述的CAE軟件，可以很好地解決這個(gè)問題。下面以一筆記本外殼件為例，運(yùn)用plasticadvisor進(jìn)行澆口位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。。分析塑件圖可知，本件的特點(diǎn)是壁厚較薄，結(jié)構(gòu)繁雜，細(xì)小結(jié)構(gòu)較多。因此，對(duì)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(jì)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(jì)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(zhǎng)短。通過分析可知，本件可以有三種澆口設(shè)計(jì)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(diǎn)進(jìn)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(jìn)澆。第三種方案是采用點(diǎn)澆口，即在產(chǎn)品表面設(shè)置針孔澆口進(jìn)行進(jìn)澆。前兩種方案通過兩板模即可實(shí)現(xiàn)，模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。第三種方案要通過三板模方能實(shí)現(xiàn)，模具結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。下面是利用Pro/PlasticAdvisor對(duì)三種進(jìn)澆方案進(jìn)行模具流動(dòng)性分析的結(jié)果。

采用直接澆口所產(chǎn)生的成型問題點(diǎn)有充填過程塑料流動(dòng)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(dòng)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(huì)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(huì)影響產(chǎn)品外觀。

采用側(cè)澆口進(jìn)澆會(huì)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(shí)為了達(dá)到充模飽滿的目的而人為加大成型時(shí)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(diǎn)澆口的成型狀況明顯優(yōu)于前兩個(gè)進(jìn)澆方案。在流料均勻性方面明顯比單點(diǎn)進(jìn)澆時(shí)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(jì)時(shí)通過控制進(jìn)澆點(diǎn)的大小來調(diào)整壓力分布，達(dá)到壓力分布均勻的目的。

通過上述對(duì)三種進(jìn)澆方案的分析，我們可以知道，對(duì)于本薄壁復(fù)雜件，采用單點(diǎn)進(jìn)澆是不合適的，很難達(dá)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(huì)產(chǎn)生不同程度的變形。只有采用多點(diǎn)進(jìn)澆并結(jié)合進(jìn)澆點(diǎn)大小的調(diào)整才能達(dá)到比較理想的結(jié)果。進(jìn)澆形式和進(jìn)澆位置的合理確定就為接下來的模具設(shè)計(jì)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(gè)國(guó)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(jìn)一步提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，使企業(yè)能夠在成本、品質(zhì)和效率等方面全面超越競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。