塑料模具的发展现状及CAE/CAD技术在塑模设计中的应用思考

张国阳

摘   要：当前，塑料制品在人们的日常生活中得到广泛应用，而塑料模具的设计是生产和制造塑料制品的基础环节，在整个模具行业都有着重要的地位。借助于CAE/CAD技术，塑料模具的设计周期大大缩短，且模具设计水平也得到了显著提升。基于此，文章从介绍我国塑料模具的发展现状着手，就CAE/CAD技术在塑料模具设计中的应用展开论述，并结合应用实例探析CAE/CAD技术为塑模设计带来的实际效益。

关键词：CAE/CAD技术;塑料模具;设计

伴随我国科学技术的不断发展，在计算机技术的帮助下，我国塑料模具设计出现了质的飞跃。其中，计算机辅助工程（Computer Aided Engineering，CAE）/计算机辅助设计（Computer Aided Design，CAD）技术在塑料模具设计中的应用，更加快了塑模设计的发展步伐。文章就CAE/CAD技术概念、我国塑料模具发展现状及CAE/CAD技术在塑模设计中的应用进行分析与总结，以期为相关行业人士提供理论参考。

1    CAE/CAD技术概念介绍

CAE借助于结构力学性能和计算机辅助求解分析工程，可借助数字模块算法，实现对已设计产品结构性能的优化与可行性评估。CAD主要以计算机系统为技术基础，具备图形交互的功能，它可以借助数字化程序，设计出产品和方案，是目前应用较为广泛的一种设计技术[1]。

2    塑料模具的发展现状

在我国模具行业中，超过30%的模具都是塑料模具，广泛应用于汽车、仪表、机电及航空领域。现阶段，我国塑料模具的设计、加工前景一片向好。尤其是我国塑料模具加工中的气体辅助成型技术已经较为成熟，在人们日常生活所需的家电设备、汽车内饰等产品中得到大力应用。同时，塑料模具加工中的热流道技术发展颇为迅速，在塑料模具制作中的应用率早已超过30%。此外，为满足社会对塑料制品的商业化需求，我国塑料模具的生产与加工工艺依然在不断进步，其中包括自动脱流道模具冷却系统的应用，大力提升了异型材模具的加工速率，纳米技术、超声波技术、激光技术、集电技术等新型复合技术的飞速发展，也为改进模具加工工艺提供了技术支撑，不仅提升了模具制作的精度，让塑料模具精确度控制在11 nm内，还极大地简化了原来的加工程序，加快推动了塑料模具加工的精细化进程。

3    CAE/CAD技术在塑模设计中的应用

3.1  CAD技术在模具设计中的应用

市场普遍使用的参数化CAD软件技术具备尺寸精准、操作便利、数据涵盖广等优点。在塑模设计中应用这一软件技术，可实现高效率的数据转换，并有效降低模具设计的难度系数。在塑料模具设计中应用CAD软件技术，具体体现为建立三维模具标准件参数和模具制件参数的构建。一般而言，借助于CAD技術，可实现塑料模具的三维立体造型设计，具体设计方式包括标准件参数优化设计与模架设计两种。待CAD技术应用完成，可利用CAE技术分析和优化模具的性能结构，让其整体结构、布局更加合理。

3.2  CAE技术在塑模设计中的应用

CAE技术在塑料模具设计中的应用，不仅可以得出全面、准确的结构分析结果，还能实现模具流动方向的模拟，在提升其设计参考价值的同时，极大地提升了塑料模具结构的合理性。以注射模中CAE技术应用为例，在这一设计过程中，可通过Moldflow系统功能来实现模具形成结果的分析，结合充模情况的考虑，选择最佳的模具设计方案，防止注射过程因压力过大诱发变形问题[2]。事实上，应用Moldflow进行模型设计方案的优化，应全面考虑型芯、型腔变化情况下塑件形状受到的影响，根据注射模过程中模具压力状况的变化，最大限度满足塑料模具设计的精度与尺寸要求，确保塑料模具满足实际使用要求。

4    CAE/CAD技术在塑模设计中的应用实例

在日常生活中，塑料模具的设计大都可以借助CAE/CAD技术完成，极大地提升了电器外壳、汽车内饰、电子仪器、仪表等塑料制品设计的精确度。下面将对3种常见塑料模具设计中CAE/CAD技术的应用实例进行分析：一是机电产品中洗衣机控制面板模具的设计。设计师在洗衣机面板模具设计过程中，借助CAE软件技术，可实现对洗衣机浇注系统的模拟，塑料模具的材料主要为丙烯腈—丁二烯—苯乙烯塑料，在确定好3个浇口和浇点位置后，洗衣机控制面板设计工序得以完成，满足生产制造相关要求。二是手机外壳塑料薄壁制品的模具设计。借助于CAE/CAD技术设计手机外壳的薄壁造型，可极大地满足这一高科技电子产品外壳的使用需求，确保手机外壳薄壁产品的质量。三是耦合器模具的设计。利用Moldflow软件技术，可借助网络实现对耦合器的参数分析，进而仿真模拟出耦合器塑件，提升耦合器模具设计的精准性与质量。

5    结语

综上所述，伴随我国塑料模具市场规模的不断扩大，其设计与加工工艺也在不断进步。为满足社会各个行业对塑料制品的高品质需求，CAE/CAD技术在塑料模具设计中的应用，让我国塑料模具设计工艺更加精湛，并不断提升我国塑料模具产业精细化、自动化与数字化程度，缩小了我国与发达国家的塑模设计技术差距。文章就CAE/CAD技术概念、塑料模具发展现状进行了介绍，并对CAE/CAD技术在塑料模具设计中的应用展开了论述，以其应用实例分析了CAE/CAD技术为塑料模具设计带来的实际效益，旨在推动我国塑料模具制造与加工水平的提升。

[参考文献]

[1]赵晶.基于知识的注塑模具设计若干技术研究[J].黑龙江科学，2015（10）：141，143.

[2]陶筱梅.AutoCAD外挂程序在注塑模具设计中的应用[J].塑料科技，2013（11）：82-84.