CAE技术在注塑成型领域的重要应用

【摘要】随着塑料工业的迅速发展以及塑料制品在航天、航空、电子、电气、机械、船舶和汽车等行业的推广应用，塑料产品对模具的要求越来越高，传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。CAE软件技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工中不可或缺的合作伙伴，同传统的模具设计相比，CAE技术无论在提高生产率、保证产品质量，还是在降低成本、减轻劳动强度等方面，都具有很大优越性。

【关键词】 CAE技术；模具；注塑成型；产品设计；

中图分类号：TQ320.66文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016） 11（a）-0000-00

一、CAE技术简介

CAE系计算机辅助工程（Computer Aided Engineering）的简称，借助计算机来辅助分析产品结构、模具结构及优化其结构性能等。CAE软件可作静态结构分析、动态分析、流体分析等，也就是工程设计中的分析计算和模拟仿真。

CAE从60年代初在工程上开始应用至今已历经50多年的发展，经历了从蓬勃发展到日趋成熟的过程，现已成为工程设计和产品结构分析中（如航空、航天、机械、土木结构等领域）必不可少的数值计算工具、重要手段。

二、CAE技術在塑料产品设计中的应用

根据各种塑料的固有性能，利用一切可实施的方法，可以使其成为具有一定形状和尺寸的塑料制品。获得合格的塑料制品的前提是塑件结构设计合理，而通过运用计算机CAE技术进行的模内塑料流动模拟及压力场、温度场的分析，为模具设计者的决策提供了更科学、更合理的依据，避免了设计的盲目性，是模具设计水平得以提高。

三、CAE技术在塑料模具设计和制造中的应用

对注塑成型来说，我们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、可靠及经济。而CAE软件技术就可以模拟良好的充填形式，减少模具的磨损，降低生产成本。

中国模具工业协会副秘书长周永泰认为，现在国内确实存在CAE软件应用不广的现象。这是由于国内塑料模具企业普遍存在凭经验生产的现象，往往是通过反复试模来修改模具。其实这种传统的生产方式不仅成本高，而且不精确。

借助CAE技术，我们可以有效分析塑料制品的填充、浇注系统的设计、温控系统的设计等等。

1、塑件能否完整填充

保证塑件结构完整是模具注射成型的一大要点，可以模拟注射成型过程。我们一般选择单向填充，它可以提高塑件内部分子单向取向及稳定取向，单向填充可有效避免因不同的分子取向所导致的塑件翘曲变形现象。

2、浇注系统的优化设计

在模具的实际设计中，我们要考虑很多因素，反复权衡利弊，尽量使设计方案尽善尽美。

借助软件技术，可有效分析塑料进胶位置及浇口数量，设计模腔压力平衡、温度平衡的流道系统，保证塑料均匀填充，对流道内剪切速率和摩擦热进行评估，可有效避免溶体温度过高而造成塑料分解、降解，从而保证塑件质量。

3、温控系统的优化设计

借助CAE软件技术，可分析温控系统对塑料填充的影响，优化温控系统的设计，缩短成型周期，提高生产效率。

4、修模成本的降低

塑料模具在制作完毕后还有一个试模、修模的过程，如果反复地试模、修模则需要耗损大量的时间和金钱，还极易损伤模具，缩短模具的使用寿命。而借助CAE分析可有效提高模具一次试模成功的机率，从而延长注塑模具的使用寿命。

四、CAE软件技术对模具注塑成型的帮助

1、 模流分析

对塑料熔体温度、模具温度和注射速度等主要注塑成型工艺参数提出一个目标趋势，通过流动分析，我们可估定各个参数值，从而合理确定变动范围，联合设计者一起设定最佳的模具方案、使用经济有效的加工设备。

2、 减小塑件残余应力，避免翘曲变形

塑件在成型过程中会产生残余应力，而残余应力通常会使塑件翘曲变形甚至失效报废，而我们通过CAE技术可以有效选择最佳的工艺参数减少塑件残余应力。

3、 节省材料，减少过量充模

采用平衡式流道和平衡式型腔布局，有助于同时充模、减少耗材及消除因局部过量注射所造成的翘曲变形。

4、减少流道尺寸、降低用料成本

CAE软件技术可模拟塑料流动分析，将有助于选定最佳的流道尺寸，以减少浇道部分塑料用料量，从而缩短冷却时间，缩短整个成型周期，降低用料，节约成本。

【结束语】

模具是生产各种工业产品的重要工艺装备。CAE技术作为一种近似数据参数分析软件，在塑料模具制造加工之前借助计算机对模具设计方案进行分析和模拟，利用计算机图形学技术形象、直观地模拟实际注塑成型中熔体的动态填充、保压、冷却等过程，定量地给出成型过程中的状态参数（如压力、温度、速度等）。CAE软件技术可以帮助设计者设想模具设计中存在的缺陷，为模具设计者修模提供科学依据，并且省时省力，减少试模、修模次数，缩短模具设计制造周期，降低生产本钱，提高产品质量。

作者简介：龙海玲，女（汉族），湖南衡阳，湖南衡阳技师学院模具系，主要从事模具专业相关课程教学工作。

【参考文献】

1.王匀主编.《模具CAD/CAE/CAM》.机械工业出版社.2011.

2.淩萃祥主编.《模具CAD/CAE》.高等教育出版社.2001.

3.冯伟，曹勇主编.《模具CAD/CAM/CAE》.机械工业出版社.2012.1

4.曹勇主编.《模具CAD/CAE/CAM》.机械工业出版社.2016.1

5.王正才主编.《注塑模具CAD/CAE/CAM综合实训》.大连理工大学出版社.2014.7