龔光軍

摘要：伴隨著塑料制品的廣泛應用，對塑料制品的制造技術(shù)要求也在不斷提高。CAD/CAE技術(shù)主要是基于計算機系統(tǒng)而應用的一種設計方面的技術(shù)，可以通過兩種技術(shù)，在各種產(chǎn)品的設計當中進行應用，并促使設計變得更加快捷、直接，同時對于設計結(jié)果的修改有著明顯的推動型作用，能夠?qū)ψ⑸淠＞叩脑O計、注射模具的成型進行詳細的分析，從而為注射模的設計提供有力的支撐。對此，該文詳細分析CAD/CAE技術(shù)在注射模設計當中的應用。

關(guān)鍵詞：CAD/CAE技術(shù)；注射模；設計應用

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）18-0234-02

伴隨著塑料制品的廣泛應用，塑料模具的設計逐漸成為模具工業(yè)當中非常重要的一個項目。因為塑料本身的特點，在人們生活品質(zhì)不斷提升的環(huán)境之下，全新類型、結(jié)構(gòu)的塑料制品層出不窮，這一些制品在其外觀結(jié)構(gòu)方面，及其應用要求等方面都存在著一定的要求，傳統(tǒng)的人工設計以及制造技術(shù)已經(jīng)無法滿足這些制品的生產(chǎn)需求。對此，為了更好地優(yōu)化注射模的設計效果，探討CAD/CAE技術(shù)在注射模的設計中的應用具備顯著意義。

1 CAD/CAE技術(shù)在注射模設計中的應用

CAD也就是計算機輔助設計，是借助計算軟件、硬件系統(tǒng)輔助人對工程或產(chǎn)品實行設計、繪制以及結(jié)構(gòu)分析等設計活動的一種通稱。之前，CAD軟件主要是在交互式的繪圖領(lǐng)域當中，常用的軟件主要是以CADAM、AutoCAD為主，而CAE軟件主要是計算機輔助的工程技術(shù)，一般會認為CAE是應用計算機軟件，幫助設計軟件對產(chǎn)品的設計進行優(yōu)化，簡化設計的繁瑣性，優(yōu)化設計的整體效果。CAE技術(shù)簡單而言就是借助預先明確的方式在應用CAD技術(shù)設計塑料件進行模擬和描述，從而為用戶提供正確的修正依據(jù)。

1.1 CAD在注射模具當中的應用

注射模具在CAD當中主要是采用Pro/Engineer軟件為主，并將其應用在模具的設計、開發(fā)當中，Pro/Engineer這一軟件可以在參數(shù)方面進行優(yōu)化和調(diào)整，促使設計的結(jié)果更為可靠。CAD方面大多數(shù)軟件，基本上都能夠基于特征實現(xiàn)模型的實體化分析，設計人員能夠應用具體的智能特性在基于特征的功能方面實現(xiàn)模型的生成，同時可以對塑料制品實現(xiàn)三維造型的設計目的。通過Pro/E軟件在Mold design模塊的應用中可以實現(xiàn)模具元件的抽取以及分型面的定義等，其主要是應用在整個模具設計中某個冷卻系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、零件等方面的細節(jié)化設計，通過Pro/E軟件的布局以及裝配功能，能夠?qū)崿F(xiàn)模具的三維結(jié)構(gòu)設計，并通過軟件直接獲得整個設計的結(jié)果結(jié)構(gòu)圖以及二維的加工圖等，完成具體的設計和應用。在這一過程中，可以應用Pro/E軟件的外掛軟件EMX 4.0對模具的進行導入，同時提高設計的便捷性以及效率，另外在后期修改時可以更快捷。對此，要求每一個零部件的運行有著較高的自由度，不會存在相互干涉的問題，同時給予及時的糾正，降低修模所需要的時間。Pro/E軟件的這一些功能在注射模具的設計方面有著顯著的優(yōu)勢。

1.2 CAE在注射模具當中的應用

由于計算機可以針對整個注塑成型過程進行多環(huán)境下的若干次模擬，可以更加準確的預測和分析填充的詳細溶體和冷卻等一系列狀況，而且可以預先判斷模具在完全加工成型以后的實際情況，及時針對模擬中存在的各種問題進行針對性的處理，從而及時發(fā)現(xiàn)缺陷的形成主要因素以及解決途徑。為模具的設計合理性以及成型可能性提供科學合理的指導，提升一次性試模成功的概率，極大程度減少開發(fā)周期，顯著減少生產(chǎn)成本。目前，廣泛使用的塑料成型模具應用軟件都是Mold flow軟件公司研發(fā)的Mold flow軟件。在Mold flow軟件的應用中，其主要包含三個方面，分別為產(chǎn)品優(yōu)化顧問（Moldflow Plastics Advisers）、注塑成型過程控制專家（Moldlow Plastics Xpert）和注塑成型模擬分析（Moldflow Plastice Insight）。應用該軟件，可以極大的優(yōu)化整個塑料產(chǎn)品的最終效果，并且還可以獲得塑料制品的較低的零件厚度，在制件整體結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化的同時，減少了材料的應用成本，顯著控制生產(chǎn)周期，確保制品能夠得到完整性填充。能夠顯著的提升模具的質(zhì)量，控制模具的修改和調(diào)整次數(shù)。借助Moldflow軟件進行注射模具設計，還能夠顯著的優(yōu)化注塑工藝的參數(shù)，明確注射壓力的最有參數(shù)，最終保障塑料制品的制造效果最佳化。由此可見，可以使用該軟件來實現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，同時，還可以完善塑料產(chǎn)品的工藝特性。

2注射模設計中的CAD/CAE技術(shù)應用

2.1 Pro/E軟件在注射模中的應用

應用Pro/E軟件在模具廠的塑料制品當中能夠顯著提升模型的設計合理性，以圖1所示的注射模具設計作為應用案例。圖1便是典型的Pro/E軟件中的三維模型圖，其選擇的材料為ABS。在Pro/E軟件中，按照塑料的特性和材料特點，針對性進行設計，然后生成模具的型腔以及型芯，再設計其他的各種輔助零部件，比如澆筑的系統(tǒng)等等。此外，通過CAE分析，來分析澆口、流動、冷卻以及翹曲等等內(nèi)容，通過CAE分析之后判斷模具結(jié)構(gòu)是否需要再次進行優(yōu)化和調(diào)整，明確優(yōu)化、調(diào)整之后的模具結(jié)構(gòu)內(nèi)容等，并將其導人到相應的裝配圖。

2.2注塑成型的分析

在應用Pro/E平臺進行造型設計之后，產(chǎn)品的信息以及模具的相關(guān)信息便可以借助stl的格式文件傳輸?shù)組old flow軟件當中，并借助最終的澆口分析，在Mold flow軟件當中選擇塑料的具體牌號以及針對性的注射溫度、注射壓力、注射機具體型號等，并在明確上述內(nèi)容之后開始流動、冷卻以及翹曲的分析。

2.2.1最佳澆口設計

應用Moldflow軟件，可以分析出模具的最佳澆口位置，通過分析確定的澆口位置可以有效避免因為澆口位置不正確而導致的注射模缺陷。在運用該軟件的時候，還能夠應用網(wǎng)格劃分方法，或者調(diào)整網(wǎng)格大小這些途徑，來適當?shù)膬?yōu)化設計模具型腔，并設計實際的改進內(nèi)容以及分析的參數(shù)等，并選擇具體的成型材料，設置相應的注射參數(shù)等等。圖2為Mold flow軟件在最佳澆口方面的設計效果。由圖2可以發(fā)現(xiàn)，最佳的澆口位置已經(jīng)明確，將結(jié)果運動到澆注系統(tǒng)的設計參數(shù)當中，完成澆筑系統(tǒng)的設計。

2.2.2填充分析

填充分析的結(jié)果主要是應用在塑料制品的填充效果合理方面，對于填充結(jié)果的平衡性，是否能夠完全性填充等進行準確性評判，從而保障設計方案的合理性。通過Mold flow軟件分析之后，填充時間約為2.152s，如圖3所示。這一分析證明填充的方式可以達到實際的施工需求，填充的分析結(jié)果可以作為最佳澆筑系統(tǒng)的設計標準，另外填充的分析結(jié)論也充分展現(xiàn)了澆注系統(tǒng)的整體布局以及設計方案的可執(zhí)行特性。

2.2.3冷卻分析

借助冷卻分析結(jié)論分析冷卻系統(tǒng)是否可行，同時也可以進一步的發(fā)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的整體效果，按照冷卻效果計算出準確的冷卻時間，盡可能地降低冷卻所需要的時間，進而縮短單個注射模的生產(chǎn)周期，從而提升生產(chǎn)的效率，節(jié)省時間和經(jīng)濟成本。

制件在冷卻過程時，需要對制件冷卻的方案、溫度的布局等進行設計和分析。通過Mold flow軟件可以發(fā)現(xiàn)冷卻水管道的布置情況下的每一個管道的具體溫度，在明確管道溫度之后，便可以評判這一冷卻方案的可行性。

2.2.4翹曲分析

借助翹曲分析能夠基本評判所應用的塑料是否會在生產(chǎn)過程中發(fā)生變形、翹角的問題，想要最大程度的避免翹曲現(xiàn)象，在模具設計時，需要判斷塑料制件的準確收縮率、冷卻過程中的具體溫度情況等參數(shù)，從而明確控制變形量的具體實行方式。圖4為塑料件總體翹曲的分析結(jié)果，從圖中可以看出，翹曲變形最大為0.5673mm，最小為0.0729mm。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，該設計方案可以滿足要求。

3結(jié)束語

綜上所述，通過CAD/CAE技術(shù)能夠顯著的優(yōu)化注射模的設計效果。借助CAE軟件，可以在任何的工藝環(huán)境之下對注射模進行設計，同時為后續(xù)的生產(chǎn)提供指導性的作用，應用CAE軟件可以確保整個設計的過程更加可靠且可執(zhí)行，保障模具的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)能夠更符合實際，從而降低試模的時間，提升設計的效率。借助三維的CAD軟件，能夠更好的進行模具結(jié)構(gòu)的設計，并且能夠從抽象的規(guī)律的二維機械制圖設計形象的轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的模型設計，不僅提升了模型設計的真實性，還顯著降低了設計的周期，更有利于及時發(fā)現(xiàn)模型當中的缺陷，提升設計方案的可應用性。endprint