| 一、 概述 模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航空、航天、電子、機械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應用，產(chǎn)品對模具的要求越來越高，傳統(tǒng)的模具設計方法已無法適應產(chǎn)品更新?lián)Q代和提 高質(zhì)量的要求。計算機輔助工程（CAE）技術(shù)已成為塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設計及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng)。同傳統(tǒng)的模具設計相比，CAE技術(shù)無論在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動強度等方面，都具有很大優(yōu)越性。美國上市公司Moldflow公司是專業(yè)從事注塑成型CAE軟件和咨詢公司，自1976年發(fā)行了世界上第一套流動分析軟件以來，一直主導塑料成型CAE軟件市場。近幾年，在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領域得到了廣泛應用。 二、 CAE技術(shù)的作用 利用Moldflow技術(shù)可以在模具加工前，在計算機上對整個注塑成型過程進行模擬分析，準確預測熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時修改制件和模具設計，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設計方法的一次突破，而且對減少甚至避免模具返修報廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟意義。塑料模具的設計不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用CAE技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢。 注塑成型分兩個階段，即開發(fā)/設計階段（包括產(chǎn)品設計、模具設計和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設計人員憑經(jīng)驗與直覺設計模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設計，這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設計到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造之前，預測塑料熔體在型腔中的整個成型過程，幫助研判潛在的問題，有效地防止問題發(fā)生，大大縮短了開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。 MOLDFLOW全球合作伙伴 Moldflow技術(shù)的作用在于以下幾個方面。 1. 優(yōu)化塑料制品設計 塑件的壁厚、澆口數(shù)量、位置及流道系統(tǒng)設計等對于塑料制品的成敗和質(zhì)量關系重大。以往全憑制品設計人員的經(jīng)驗來設計，往往費力、費時，設計出的制品也不盡合理。利用Moldflow軟件，可以快速地設計出最優(yōu)的塑料制品。 2. 優(yōu)化塑料模設計 由于塑料制品的多樣性、復雜性和設計人員經(jīng)驗的局限性，傳統(tǒng)的模具設計往往要經(jīng)過反復試模、修模才能成功。利用Moldflow軟件，可以對型腔尺寸、澆口位置及尺寸、流道尺寸和冷卻系統(tǒng)等進行優(yōu)化設計，在計算機上進行試模、修模，可大大提高模具質(zhì)量，減少試模次數(shù)。 MOLDFLOW與CAD軟件集成 3. 優(yōu)化注塑工藝參數(shù) 由于經(jīng)驗的局限性，工程技術(shù)人員很難精確地設置制品最合理的加工參數(shù)，選擇合適的塑料材料和確定最優(yōu)的工藝方案。Moldflow軟件可以幫助工程技術(shù)人員確定最佳的注射壓力、鎖模力、模具溫度、熔體溫度、注射時間、保壓壓力和保壓時間、冷卻時間等，以注塑出最佳的塑料制品。 近年來，CAE技術(shù)在注塑成型領域中的重要性日益增大，采用CAE技術(shù)可以全面解決注塑成型過程中出現(xiàn)的問題。CAE分析技術(shù)能成功地應用于三組不同的生產(chǎn)過程，即制品設計、模具設計和注塑成型。 1. 制品設計 制品設計者能用流動分析解決下列問題。 (1)制品能否全部注滿 這一古老的問題仍為許多制品設計人員所注目，尤其是大型制件，如蓋子、容器和家具等。 (2)制件實際最小壁厚 如能使用薄壁制件，就能大大降低制件的材料成本。減小壁厚還可大大降低制件的循環(huán)時間，從而提高生產(chǎn)效率，降低塑件成本。 (3)澆口位置是否合適 采用CAE分析可使產(chǎn)品設計者在設計時具有充分的選擇澆口位置的余地，確保設計的審美特性。 2. 模具設計和制造 CAE分析可在以下諸方面輔助設計者和制造者，以得到良好的模具設計。 (1)良好的充填形式 對于任何的注塑成型來說，最重要的是控制充填的方式，以使塑件的成型可靠、經(jīng)濟。單向充填是一種好的注塑方式，它可以提高塑件內(nèi)部分子單向和穩(wěn)定的取向性。這種填充形式有助于避免因不同的分子取向所導致的翹曲變形。 (2)最佳澆口位置與澆口數(shù)量 為了對充填方式進行控制，模具設計者必須選擇能夠?qū)崿F(xiàn)這種控制的澆口位置和數(shù)量，CAE分析可使設計者有多種澆口位置的選擇方案并對其影響作出評價。 (3) 流道系統(tǒng)的優(yōu)化設計 實際的模具設計往往要反復權(quán)衡各種因素，盡量使設計方案盡善盡美。通過流動分析，可以幫助設計者設計出壓力平衡、溫度平衡或者壓力、溫度均平衡的流道系統(tǒng)，還可對流道內(nèi)剪切速率和摩擦熱進行評估，如此，便可避免材料的降解和型腔內(nèi)過高的熔體溫度。 (4)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設計 通過分析冷卻系統(tǒng)對流動過程的影響，優(yōu)化冷卻管路的布局和工作條件，從而產(chǎn)生均勻的冷卻，并由此縮短成型周期，減少產(chǎn)品成型后的內(nèi)應力。 (5)減小反修成本 提高模具一次試模成功的可能性是CAE分析的一大優(yōu)點。反復地試模、修模要耗損大量的時間和金錢。此外，未經(jīng)反復修模的模具，其壽命也較長。 3．注塑成型 注塑者可望在制件成本、質(zhì)量和可加工性方面得到CAE技術(shù)的幫助。 (1)更加寬廣更加穩(wěn)定的加工“裕度” 流動分析對熔體溫度、模具溫度和注射速度等主要注塑加工參數(shù)提出一個目標趨勢，通過流動分析，注塑者便可估定各個加工參數(shù)的正確值，并確定其變動范圍。會同模具設計者一起，他們可以結(jié)合使用最經(jīng)濟的加工設備，設定最佳的模具方案。 (2)減小塑件應力和翹曲 選擇最好的加工參數(shù)使塑件殘余應力最小。殘余應力通常使塑件在成型后出現(xiàn)翹曲變形，甚至發(fā)生失效。 (3)省料和減少過量充�！×鞯篮托颓坏脑O計采用平衡流動，有助于減少材料的使用和消除因局部過量注射所造成的翹曲變形。 (4)最小的流道尺寸和回用料成本 流動分析有助于選定最佳的流道尺寸。以減少澆道部分塑料的冷卻時間，從而縮短整個注射成型的時間，以及減少變成回收料或者廢料的澆道部分塑料的體積。 美國MOLDFLOW公司簡介 MOLDFLOW技術(shù)—解決方案 ★1978成立，NASDAQ上市公司 ★世界上唯一的高檔注塑成型CAE技術(shù)供應商 ★注塑成型CAE技術(shù)的領導者和革新者利用計算機技術(shù)模擬注塑成型全過程，預測制品最終可能出現(xiàn)的缺陷，找到缺陷產(chǎn)生的正確原因，在模具加工之前得到最優(yōu)化的制品設計、模具設計方案和最適宜的成型工藝條件，確保產(chǎn)品以最短的周期、最低成本投入市場，增強市場競爭能力。
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