东莞市钢威电子科技有限公司
一、CAE的相关功能应用
Moldflow 软件可以模拟整个注塑过程，指导模具设计，并可优化塑料制品结构设计。Moldflow软件技术可以提供基本的热塑性注塑成型分析功能外，以及许多新的注塑成型工艺分析。近年来，Moldflow 软件在家电、汽车、电子通信、化工及日用品等领域都等到了广泛的应用。下面我们以Moldflow 为例，来介绍注塑成型 CAE 软件的主要应用分析功能模块。
（一）进行产品优化
产品优化顾问是快速检查塑料零件设计的生产能力的理想工具。用户可以获得有关修改壁厚、浇口位置、材料或几何体的快速反溃分析结果和详细的设计建议可以用于最合理的零件壁厚和浇口位置，并可用于识别和消除装饰等问题，如熔接痕、气穴和缩水。
（二） 进行产品的填充和保压分析
填充和保压分析是所有 CAE 软件中最基本的分析功能，可以模拟注塑成型工程的填充和保压阶段。它的分析输出结果包括填充时间、温度、压力、锁模力、剪切速率/应力、气穴和熔接痕等，有助于选择浇口位置、确定浇口数量和优化浇注系统，并可预测熔接位置、最终填充位置/排气位置，以及填充时间、压力和温度分布，确定和潜在的塑料制品质量缺陷。
（三）进行产品的曲俏分析
翘曲变形分析是在设计阶段完成制品尺寸的预测，并可预测制品的使用性能，验证模具结构和注塑工艺参数是否合理。它的主要分析输出结果包括变形量和应力等，可帮助用户找出翘曲变形成因，提高制品的尺寸精度，为用户提供有用的参考数据，并优化制品的结构参数。
二、利用CAE技术进行模具注塑的应用现状
利用CAE进行模具注塑，在国外已经有着非常悠久的应用历史，在上个世纪50年代，美国研究学者通过数值计算的方法。将聚合物不断的优化和设计，改善了注塑工艺。到了上个世纪80年代，CAE注塑技术已经比较成熟，由于有限元法和边界元法的出现，使得CAE在注塑模具领域有着非常广泛的应用。澳大利亚，美国以及德国分别研发了相应的软件，进行CAE的注塑工作。
国内对于CAE技术在模具注塑的研究也取得了一系列的成果，郑州大学利用Z-Mold软件结合HSCAE软件进行模具的注塑，有着非常好的应用效果，然而国内很多企业对于CAE的重视程度依旧不足，导致了很多模具厂依旧使用传统的注塑工艺，并没有发挥CAE的真正作用。并且国内对于CAE的相关软件研发非常依赖政府项目，很少有企业能够自主进项相关的研发工作，这就导致了注塑工作很难有所提高，在市场推广方面也不够理想，这是影响CAE广泛应用的一个重要因素。
三、利用CAE进行模具注塑的有效方式
（一）CAE的设计流程
CAE是一个综合分析的动态过程，其核心技术是进行数值仿真和模型建立，通常情况下CAE技术是软件的重要载体，通过专用软件和通用软件对特定的产品进行相应的分析和设计，使得在注塑过程中能够发挥计算机软件的巨大优势，将复杂的产品进行高精度的模拟，使得注塑过程更加的科学完善。CAE软件可以分为三个组成部分，分别是前处理器、后处理器和求解器。其中前处理器的主要功能是划分网格、几何模型、定义流程的单元类型和相应的材料参数。后处理器的主要功能是将系统中大量的数据进行分析计算，并且按照计算机程序语言进行图形化处理，方便使用者能够直观的进行调试和操作，有着良好的人机交互界面，是CAE技术的巨大优势。求解器的主要功能是读取相应的输入信息，并且结合内部的算法公式进行数据的分析和计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据CAE软件的结构特点，整个工艺过程可以分为流动、冷却、保压、翘曲分析和残余应力等几个计算板块。
利用CAE进行模具注塑可以有效的调整产品的模具数据和相应的参数信息。通过构建不同类型的数据模型，能够使设计者直观地进行产品功能分析和调试，通常情况下，在进行CAE建模时，首先需要了解产品的需求，然后根据产品的应用领域收集相应的数据资料，设计人员要根据产品设计的相关问题，提前制定解决方案，然后再进行后面的研发和调试工作。
设计者先要确定研究对象，应用动态分析的方法，确定注塑模具相应的填充问题，然后利用保压分析的方法，解决注塑过程中由于模具产生的薄板密度不均匀的问题，其次还要利用冷却分析方法，解决在注塑过程中，由于模具受到外界压力产生的相应问题。设计者还要利用保压流动取向分析等方法有效解决模具尺寸不精确等问题。利用CAE技术，使得注塑工作更加符合行业发展的要求。
（二）产品质量分析
在利用塑料材料Polylac PA-707(ABS):ChiMei Corporation进行产品的注塑过程中，由于产品外壳往往会出现厚度不均匀等情况，并且外壳表面有很多的气孔和杂质，对外观影响较大，为了有效提高产品的外观质量，通常情况下，需要对接熔线和相关器械进行分析，这样能够有效的避免产品外壳多孔多槽等问题，不仅可以提高产品的外观质量，并且能够有效的减少外界压力给产品带来的一系列损害。
在注塑过程中，由于塑料熔体的非牛顿特性，使得根据以往经验很难确定最准确的浇口位置，无法保证模具内部的流动平衡，因此需要用CAE进行流动分析，这样可以非常方便的模拟出熔体流经浇注口时的动态过程，方便设计者控制浇注的最佳位置。避免因为操作精度问题产生的各种产品缺陷。在进行浇注口分析的过程中，设计者要充分考虑模具浇注口设计的可行性，首先设计两个方案进行模拟比较，根据模拟结果确定最佳的浇注位置。通常情况下，会先选择中间的浇口位置，另外可以选择侧面的浇口位置进行对比分析，两种方案填充的数据可以直观的进行比较，根据实际需要，选择最佳的浇口位置。
（三）分析填充的仿真过程
在进行仿真填充过程中，通常会使用Polylac PA-737材料进行分析，其中的参数设为默认值，模具温度设定为65°，熔体的温度通常设定为226°，这样能够直观的分析浇注过程，另外填充控制、控制转换和速度压力设定为自动，其他参数均设定为默认值。启动CAE的仿真功能，就可以观察模具的仿真结果。通过填充结果我们可以有效的分析模具最佳的浇注位置，并且根据实际效果，调整相应的数据和工艺参数，从而确保最终的浇注产品满足实际的使用需求。
四、结语
利用CAE技术进行模具浇注，不仅能够提高模具的注塑精度，同时能够根据CAE的仿真结构，在设计过程中调整产品的参数和工艺，能够在最大程度上满足实际使用需要。为了充分发挥CAE技术的仿真和设计优势，设计者首先需要根据产品的用途和制作工艺确定仿真的流程，设置相应的系统参数，为了保证模具的精度，要根据多方案的应用效果，确定最佳的浇注位置，在填充过程中，要观察注塑的动态情况，保证浇注工作的顺利进行。利用CAE进行注塑能够适应行业发展的需要，降低研发成本，促进模具行业的不断向前发展。
参考文献：
[1] 邹用生 . 基于流动模拟的注塑成形浇注系统优化设计与缺陷控制 [D]. 杭州：浙江大学，2016
[2] 黄晓燕 . 注塑模浇口位置的优化设计 [D]. 成都：西南交通大学 2017.
[3] 朱洪艳 . 薄壳件注塑成形的计算机模拟及工艺参数优化 [D]. 成都：武汉理工大学，2018.
论文作者:林国梁
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：注塑论文; 浇口论文; 模具论文; 产品论文; 位置论文; 过程中论文; 参数论文; 《中国西部科技》2019年第11期论文;