注射模设计中的CAD/CAE技术应用分析

龚光军

摘要：伴随着塑料制品的广泛应用，对塑料制品的制造技术要求也在不断提高。CAD/CAE技术主要是基于计算机系统而应用的一种设计方面的技术，可以通过两种技术，在各种产品的设计当中进行应用，并促使设计变得更加快捷、直接，同时对于设计结果的修改有着明显的推动型作用，能够对注射模具的设计、注射模具的成型进行详细的分析，从而为注射模的设计提供有力的支撑。对此，该文详细分析CAD/CAE技术在注射模设计当中的应用。

关键词：CAD/CAE技术；注射模；设计应用

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）18-0234-02

伴随着塑料制品的广泛应用，塑料模具的设计逐渐成为模具工业当中非常重要的一个项目。因为塑料本身的特点，在人们生活品质不断提升的环境之下，全新类型、结构的塑料制品层出不穷，这一些制品在其外观结构方面，及其应用要求等方面都存在着一定的要求，传统的人工设计以及制造技术已经无法满足这些制品的生产需求。对此，为了更好地优化注射模的设计效果，探讨CAD/CAE技术在注射模的设计中的应用具备显著意义。

1 CAD/CAE技术在注射模设计中的应用

CAD也就是计算机辅助设计，是借助计算软件、硬件系统辅助人对工程或产品实行设计、绘制以及结构分析等设计活动的一种通称。之前，CAD软件主要是在交互式的绘图领域当中，常用的软件主要是以CADAM、AutoCAD为主，而CAE软件主要是計算机辅助的工程技术，一般会认为CAE是应用计算机软件，帮助设计软件对产品的设计进行优化，简化设计的繁琐性，优化设计的整体效果。CAE技术简单而言就是借助预先明确的方式在应用CAD技术设计塑料件进行模拟和描述，从而为用户提供正确的修正依据。

1.1 CAD在注射模具当中的应用

注射模具在CAD当中主要是采用Pro/Engineer软件为主，并将其应用在模具的设计、开发当中，Pro/Engineer这一软件可以在参数方面进行优化和调整，促使设计的结果更为可靠。CAD方面大多数软件，基本上都能够基于特征实现模型的实体化分析，设计人员能够应用具体的智能特性在基于特征的功能方面实现模型的生成，同时可以对塑料制品实现三维造型的设计目的。通过Pro/E软件在Mold design模块的应用中可以实现模具元件的抽取以及分型面的定义等，其主要是应用在整个模具设计中某个冷却系统、浇注系统、零件等方面的细节化设计，通过Pro/E软件的布局以及装配功能，能够实现模具的三维结构设计，并通过软件直接获得整个设计的结果结构图以及二维的加工图等，完成具体的设计和应用。在这一过程中，可以应用Pro/E软件的外挂软件EMX 4.0对模具的进行导入，同时提高设计的便捷性以及效率，另外在后期修改时可以更快捷。对此，要求每一个零部件的运行有着较高的自由度，不会存在相互干涉的问题，同时给予及时的纠正，降低修模所需要的时间。Pro/E软件的这一些功能在注射模具的设计方面有着显著的优势。

1.2 CAE在注射模具当中的应用

由于计算机可以针对整个注塑成型过程进行多环境下的若干次模拟，可以更加准确的预测和分析填充的详细溶体和冷却等一系列状况，而且可以预先判断模具在完全加工成型以后的实际情况，及时针对模拟中存在的各种问题进行针对性的处理，从而及时发现缺陷的形成主要因素以及解决途径。为模具的设计合理性以及成型可能性提供科学合理的指导，提升一次性试模成功的概率，极大程度减少开发周期，显著减少生产成本。目前，广泛使用的塑料成型模具应用软件都是Mold flow软件公司研发的Mold flow软件。在Mold flow软件的应用中，其主要包含三个方面，分别为产品优化顾问（Moldflow Plastics Advisers）、注塑成型过程控制专家（Moldlow Plastics Xpert）和注塑成型模拟分析（Moldflow Plastice Insight）。应用该软件，可以极大的优化整个塑料产品的最终效果，并且还可以获得塑料制品的较低的零件厚度，在制件整体结构得到优化的同时，减少了材料的应用成本，显著控制生产周期，确保制品能够得到完整性填充。能够显著的提升模具的质量，控制模具的修改和调整次数。借助Moldflow软件进行注射模具设计，还能够显著的优化注塑工艺的参数，明确注射压力的最有参数，最终保障塑料制品的制造效果最佳化。由此可见，可以使用该软件来实现模具结构的优化，同时，还可以完善塑料产品的工艺特性。

2注射模设计中的CAD/CAE技术应用

2.1 Pro/E软件在注射模中的应用

应用Pro/E软件在模具厂的塑料制品当中能够显著提升模型的设计合理性，以图1所示的注射模具设计作为应用案例。图1便是典型的Pro/E软件中的三维模型图，其选择的材料为ABS。在Pro/E软件中，按照塑料的特性和材料特点，针对性进行设计，然后生成模具的型腔以及型芯，再设计其他的各种辅助零部件，比如浇筑的系统等等。此外，通过CAE分析，来分析浇口、流动、冷却以及翘曲等等内容，通过CAE分析之后判断模具结构是否需要再次进行优化和调整，明确优化、调整之后的模具结构内容等，并将其导人到相应的装配图。

2.2注塑成型的分析

在应用Pro/E平台进行造型设计之后，产品的信息以及模具的相关信息便可以借助stl的格式文件传输到Mold flow软件当中，并借助最终的浇口分析，在Mold flow软件当中选择塑料的具体牌号以及针对性的注射温度、注射压力、注射机具体型号等，并在明确上述内容之后开始流动、冷却以及翘曲的分析。

2.2.1最佳浇口设计

应用Moldflow软件，可以分析出模具的最佳浇口位置，通过分析确定的浇口位置可以有效避免因为浇口位置不正确而导致的注射模缺陷。在运用该软件的时候，还能够应用网格划分方法，或者调整网格大小这些途径，来适当的优化设计模具型腔，并设计实际的改进内容以及分析的参数等，并选择具体的成型材料，设置相应的注射参数等等。图2为Mold flow软件在最佳浇口方面的设计效果。由图2可以发现，最佳的浇口位置已经明确，将结果运动到浇注系统的设计参数当中，完成浇筑系统的设计。

2.2.2填充分析

填充分析的结果主要是应用在塑料制品的填充效果合理方面，对于填充结果的平衡性，是否能够完全性填充等进行准确性评判，从而保障设计方案的合理性。通过Mold flow软件分析之后，填充时间约为2.152s，如图3所示。这一分析证明填充的方式可以达到实际的施工需求，填充的分析结果可以作为最佳浇筑系统的设计标准，另外填充的分析结论也充分展现了浇注系统的整体布局以及设计方案的可执行特性。

2.2.3冷却分析

借助冷却分析结论分析冷却系统是否可行，同时也可以进一步的发现冷却系统的整体效果，按照冷却效果计算出准确的冷却时间，尽可能地降低冷却所需要的时间，进而缩短单个注射模的生产周期，从而提升生产的效率，节省时间和经济成本。

制件在冷却过程时，需要对制件冷却的方案、温度的布局等进行设计和分析。通过Mold flow软件可以发现冷却水管道的布置情况下的每一个管道的具体温度，在明确管道温度之后，便可以评判这一冷却方案的可行性。

2.2.4翘曲分析

借助翘曲分析能够基本评判所应用的塑料是否会在生产过程中发生变形、翘角的问题，想要最大程度的避免翘曲现象，在模具设计时，需要判断塑料制件的准确收缩率、冷却过程中的具体温度情况等参数，从而明确控制变形量的具体实行方式。图4为塑料件总体翘曲的分析结果，从图中可以看出，翘曲变形最大为0.5673mm，最小为0.0729mm。通过分析可以发现，该设计方案可以满足要求。

3结束语

综上所述，通过CAD/CAE技术能够显著的优化注射模的设计效果。借助CAE软件，可以在任何的工艺环境之下对注射模进行设计，同时为后续的生产提供指导性的作用，应用CAE软件可以确保整个设计的过程更加可靠且可执行，保障模具的结构以及参数能够更符合实际，从而降低试模的时间，提升设计的效率。借助三维的CAD软件，能够更好的进行模具结构的设计，并且能够从抽象的规律的二维机械制图设计形象的转变为三维的模型设计，不仅提升了模型设计的真实性，还显著降低了设计的周期，更有利于及时发现模型当中的缺陷，提升设计方案的可应用性。endprint