摘要：在当今生产力迅速发展的社会中，模具工业逐渐成为国民经济中的重要基础工业之一，在工业生产中备受重视。传统塑料模具设计和制造方式开发的时间长，成本高。而计算机辅助设计、分析（CAD/CAE）技术能够有效的分析和解决设计中存在的缺陷，提高试模的成功率，节省模具的设计时间，提高模具质量，有效的节约了设计模具的成本。本文根据UG的特点以及在模具设计上的应用，利用UG软件中CAE技术对塑料模具设计进行一定的研究。
关键词：塑料模具；模具设计；CAD；CAE
由于传统注塑模具设计和制造方式主要是靠设计人员和工作人员的经验，模具设计的正确性、合理性只有通过反复的试模才能知道。工作人员只有通过不断地修复模具才能改正模具的缺陷[1]。这种情况下模具的质量既得不到保证，而且大大的延长了模具开发的时间，增加了成本。而计算机辅助设计、分析（CAD/CAE）技术的出现能让设计人员在计算机上对模具方案进行分析和模拟，能够有效的分析和解决设计中存在的缺陷，提高试模的成功率，节省模具的设计时间，提高模具质量，有效的节约了设计模具的成本。CAD/CAE的技术在模具设计与制造中的应用能够提高模具的质量和设计水平，有效的促进了我国模具业的发展。
1.UG软件中CAE模块简介
UG 软件里的CAE主要包含模流分析、运动仿真、项目工程、结构工程等[2]。UG中并不自带MOLDFLOW，需要的话要求自行下载，并安装到UG的目录下，就可以进行使用。
CAE相关技术的研究起始于20世纪50年代中期，CAE相关软件出现于70年代初期，直到80年代CAE软件在才基本成熟，被广泛应用。目前，CAE软件发展速度很快，逐渐开始进入商品化发展阶段，它的理论和算法也越来越成熟，已成为机械、电子、航空、航天等重要领域工程中不可或缺的数值计算工具，同时也是分析各种成型问题的一种重要手段。前后处理是CAE软件实现与CAD、CAM等软件无缝集成的关键性软件成份；它们通过增设与相关软件（如Pro/E、CADDS、UG、Solidedge以及Solidworks、MDT 等软件）的接口数据模块，实现有效的集成；通过增加面向行业的数据处理和优化算法模块，实现特定行业的有效应用。CAE软件对工程和产品的分析、模拟能力，主要决定于单元库和材料库的丰富和完善程度。一个CAE软件的计算效率和计算结果的精度，主要决定于解法库；特别是在并行计算机环境下运行，先进高效的求解演算法与常规的求解算法，在计算效率上可能有几倍、几十倍，甚至几百倍的差异[3]。
2.CAE在塑件设计的应用
以下几个问题是我们在进行塑件设计中常遇到的问题：
（1）塑件能否被注满。这是注塑成型中遇到的最基本的问题，特别是一些大型塑件，这个问题尤显著。利用CAE分析，可以提前预测到塑件可能出现注不满的现象，根据具体情况，提前更改相关参数，提高设计效率[4]。
（2）塑件的最小壁厚。在满足塑件的使用功能的基础上，尽量采用最小壁厚，这样不仅大大降低塑件的材料成本，还能避免塑件中气泡的产生，也减少了塑料冷却的时间，从而提高塑件的生产效率，降低生产成本。利用CAE技术分析，找出满足使用功能和满足注塑过程的最小壁厚，节约成本[5]。
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（3）浇口位置。浇口位置的选择，对整个注塑过程有很大的影响。随着塑件越来越复杂化，仅凭设计者经验来选择浇口位置很难达到要求，采用CAE分析可使产品设计者在设计时具有充分的选择浇口位置的余地，确保设计的审美特性[6]。
3、基于CAE的塑料模具设计的步骤
（1）浇口位置的确定
浇口是指浇注系统流道的末端将塑料引入型腔的狭窄部分，浇口对料流速度、补料时间等都起到调节控制作用。浇口位置选择不合理，会导致塑件缺料、产生气泡、疏松、充填不满、熔接不牢等缺陷，或者在注塑时，由于气体被压缩而产生高温，使塑料制品局部碳化烧焦等。所以浇口位置选择很重要，仅凭借经验很难确定合适的浇口位置来保证腔体内的塑料流动平衡。利用CAE流动分析，可以形象的模拟出溶体从浇口流进型腔的整个充填过程，预测出不同浇口位置流体平衡的影响，并且能预测出塑件各种可能出现的缺陷，从而确保设计合理。所以可以通过CAE分析找出浇口位置适合的区域。
（2）填充分析
根据前面浇口位置适合区域的分析，结合设计浇口位置可行性分析，确定几种方案进行比较，譬如中间浇口、侧浇口或直接浇口等几种方案进行分析比较，对比这方案的模拟分析看哪种填充效果更合理
（3）气泡和熔接痕的分析
前面提出的几种方案的气泡和熔接痕都可以通过CAE软件模拟分析出来，通过观察和对比这几种方案，找出气泡最好，熔接效果最好的方案。
4、结语
在模具设计过程中，利用CAE分析软件可以对整个注塑过程进行模拟分析。在模具制造之前，可以提前预测塑件可能会遇到的缺陷，快速找出缺陷所导致的原因及解决方案，从而为优化塑件的设计、模具结构的设计以及注射成型工艺方案提供了指导性的建议。缩短了模具设计的周期，简化了模具设计的过程，提高了模具设计的效率，从而降低了整个模具的设计成本，提高了企业的市场竞争力，为企业带来了良好的经济效益。
参考文献：
[1]曾向阳.UG实用教程CAD篇[M].北京：机械工业出版社，2001
[2]伍先明，等.塑料模具设计指导[M].北京：国防工业出版社，2006
[3]唐志玉.塑料模具设计师指南[M].北京：国防工业出版社，1996
[4]夏江梅.塑料成型模具与设备.北京：机械工业出版社，2005
[5]张桂侠.基于UG的注射模CAD系统研发与应用[J]模具工业，2009（4）：4-8.
[6]李斐，王艳萍.基于UG 6.0的注塑模具的快速设计与加工技术[J].塑料科技，2011（2）：74-78
基金项目：2014年度安徽文达信息工程学院校级自然科学研究项目（XZR2014B03）
论文作者:石爱娟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/18
标签：浇口论文; 模具论文; 塑件论文; 位置论文; 软件论文; 模具设计论文; 方案论文; 《基层建设》2018年第3期论文;