塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀及CAE/CAD技術(shù)在塑模設(shè)計中的應(yīng)用思考

張國陽

摘? ?要：當(dāng)前，塑料制品在人們的日常生活中得到廣泛應(yīng)用，而塑料模具的設(shè)計是生產(chǎn)和制造塑料制品的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，在整個模具行業(yè)都有著重要的地位。借助于CAE/CAD技術(shù)，塑料模具的設(shè)計周期大大縮短，且模具設(shè)計水平也得到了顯著提升。基于此，文章從介紹我國塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀著手，就CAE/CAD技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用展開論述，并結(jié)合應(yīng)用實例探析CAE/CAD技術(shù)為塑模設(shè)計帶來的實際效益。

關(guān)鍵詞：CAE/CAD技術(shù);塑料模具;設(shè)計

伴隨我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在計算機技術(shù)的幫助下，我國塑料模具設(shè)計出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。其中，計算機輔助工程（Computer Aided Engineering，CAE）/計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design，CAD）技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用，更加快了塑模設(shè)計的發(fā)展步伐。文章就CAE/CAD技術(shù)概念、我國塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀及CAE/CAD技術(shù)在塑模設(shè)計中的應(yīng)用進行分析與總結(jié)，以期為相關(guān)行業(yè)人士提供理論參考。

1? ? CAE/CAD技術(shù)概念介紹

CAE借助于結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和計算機輔助求解分析工程，可借助數(shù)字模塊算法，實現(xiàn)對已設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化與可行性評估。CAD主要以計算機系統(tǒng)為技術(shù)基礎(chǔ)，具備圖形交互的功能，它可以借助數(shù)字化程序，設(shè)計出產(chǎn)品和方案，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種設(shè)計技術(shù)[1]。

2? ? 塑料模具的發(fā)展現(xiàn)狀

在我國模具行業(yè)中，超過30%的模具都是塑料模具，廣泛應(yīng)用于汽車、儀表、機電及航空領(lǐng)域。現(xiàn)階段，我國塑料模具的設(shè)計、加工前景一片向好。尤其是我國塑料模具加工中的氣體輔助成型技術(shù)已經(jīng)較為成熟，在人們?nèi)粘Ｉ钏璧募译娫O(shè)備、汽車內(nèi)飾等產(chǎn)品中得到大力應(yīng)用。同時，塑料模具加工中的熱流道技術(shù)發(fā)展頗為迅速，在塑料模具制作中的應(yīng)用率早已超過30%。此外，為滿足社會對塑料制品的商業(yè)化需求，我國塑料模具的生產(chǎn)與加工工藝依然在不斷進步，其中包括自動脫流道模具冷卻系統(tǒng)的應(yīng)用，大力提升了異型材模具的加工速率，納米技術(shù)、超聲波技術(shù)、激光技術(shù)、集電技術(shù)等新型復(fù)合技術(shù)的飛速發(fā)展，也為改進模具加工工藝提供了技術(shù)支撐，不僅提升了模具制作的精度，讓塑料模具精確度控制在11 nm內(nèi)，還極大地簡化了原來的加工程序，加快推動了塑料模具加工的精細(xì)化進程。

3? ? CAE/CAD技術(shù)在塑模設(shè)計中的應(yīng)用

3.1? CAD技術(shù)在模具設(shè)計中的應(yīng)用

市場普遍使用的參數(shù)化CAD軟件技術(shù)具備尺寸精準(zhǔn)、操作便利、數(shù)據(jù)涵蓋廣等優(yōu)點。在塑模設(shè)計中應(yīng)用這一軟件技術(shù)，可實現(xiàn)高效率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并有效降低模具設(shè)計的難度系數(shù)。在塑料模具設(shè)計中應(yīng)用CAD軟件技術(shù)，具體體現(xiàn)為建立三維模具標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)和模具制件參數(shù)的構(gòu)建。一般而言，借助于CAD技術(shù)，可實現(xiàn)塑料模具的三維立體造型設(shè)計，具體設(shè)計方式包括標(biāo)準(zhǔn)件參數(shù)優(yōu)化設(shè)計與模架設(shè)計兩種。待CAD技術(shù)應(yīng)用完成，可利用CAE技術(shù)分析和優(yōu)化模具的性能結(jié)構(gòu)，讓其整體結(jié)構(gòu)、布局更加合理。

3.2? CAE技術(shù)在塑模設(shè)計中的應(yīng)用

CAE技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用，不僅可以得出全面、準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，還能實現(xiàn)模具流動方向的模擬，在提升其設(shè)計參考價值的同時，極大地提升了塑料模具結(jié)構(gòu)的合理性。以注射模中CAE技術(shù)應(yīng)用為例，在這一設(shè)計過程中，可通過Moldflow系統(tǒng)功能來實現(xiàn)模具形成結(jié)果的分析，結(jié)合充模情況的考慮，選擇最佳的模具設(shè)計方案，防止注射過程因壓力過大誘發(fā)變形問題[2]。事實上，應(yīng)用Moldflow進行模型設(shè)計方案的優(yōu)化，應(yīng)全面考慮型芯、型腔變化情況下塑件形狀受到的影響，根據(jù)注射模過程中模具壓力狀況的變化，最大限度滿足塑料模具設(shè)計的精度與尺寸要求，確保塑料模具滿足實際使用要求。

4? ? CAE/CAD技術(shù)在塑模設(shè)計中的應(yīng)用實例

在日常生活中，塑料模具的設(shè)計大都可以借助CAE/CAD技術(shù)完成，極大地提升了電器外殼、汽車內(nèi)飾、電子儀器、儀表等塑料制品設(shè)計的精確度。下面將對3種常見塑料模具設(shè)計中CAE/CAD技術(shù)的應(yīng)用實例進行分析：一是機電產(chǎn)品中洗衣機控制面板模具的設(shè)計。設(shè)計師在洗衣機面板模具設(shè)計過程中，借助CAE軟件技術(shù)，可實現(xiàn)對洗衣機澆注系統(tǒng)的模擬，塑料模具的材料主要為丙烯腈—丁二烯—苯乙烯塑料，在確定好3個澆口和澆點位置后，洗衣機控制面板設(shè)計工序得以完成，滿足生產(chǎn)制造相關(guān)要求。二是手機外殼塑料薄壁制品的模具設(shè)計。借助于CAE/CAD技術(shù)設(shè)計手機外殼的薄壁造型，可極大地滿足這一高科技電子產(chǎn)品外殼的使用需求，確保手機外殼薄壁產(chǎn)品的質(zhì)量。三是耦合器模具的設(shè)計。利用Moldflow軟件技術(shù)，可借助網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對耦合器的參數(shù)分析，進而仿真模擬出耦合器塑件，提升耦合器模具設(shè)計的精準(zhǔn)性與質(zhì)量。

5? ? 結(jié)語

綜上所述，伴隨我國塑料模具市場規(guī)模的不斷擴大，其設(shè)計與加工工藝也在不斷進步。為滿足社會各個行業(yè)對塑料制品的高品質(zhì)需求，CAE/CAD技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用，讓我國塑料模具設(shè)計工藝更加精湛，并不斷提升我國塑料模具產(chǎn)業(yè)精細(xì)化、自動化與數(shù)字化程度，縮小了我國與發(fā)達國家的塑模設(shè)計技術(shù)差距。文章就CAE/CAD技術(shù)概念、塑料模具發(fā)展現(xiàn)狀進行了介紹，并對CAE/CAD技術(shù)在塑料模具設(shè)計中的應(yīng)用展開了論述，以其應(yīng)用實例分析了CAE/CAD技術(shù)為塑料模具設(shè)計帶來的實際效益，旨在推動我國塑料模具制造與加工水平的提升。

[參考文獻]

[1]趙晶.基于知識的注塑模具設(shè)計若干技術(shù)研究[J].黑龍江科學(xué)，2015（10）：141，143.

[2]陶筱梅.AutoCAD外掛程序在注塑模具設(shè)計中的應(yīng)用[J].塑料科技，2013（11）：82-84.