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摘要：CAE技术是通过计算机以假想线、面为基础，把产品分割成为有限个大小、数目、单元进行研究。即将一个完整的个体人为地分成有限个单元，在计算机中获得产品的近似模型，并以此模型为蓝本，经过分析计算，得出各单元的数据特征，评估、综合后而得到产品实体的数据。其主要功能是设计产品、管理数据、计算机辅助设计、产品分析和生产的综合。
关键词：CAE技术；注塑模具设计；应用
引言
CAE技术是注塑模具设计中一个重要工具，目前，CAE技术在国外推广较为广泛，而在国内却存在一定问题，需进一步发展。CAE技术能实现对产品的优化、分析、保压、冷却分析、翘曲分析和产品技术参数的优化等，在产品设计与分析评估这些方面有着巨大优势，可使模具设计的合理性及产品质量得到有效提高，对产品的实际生产有着重要意义。鉴于此，文章阐述了CAE技术在注塑模具设计中的现状，并介绍其在塑料制品生产中的应用，以供参考。
一、CAE技术的发展现状
目前，国内外CAE技术在注塑模具设计中的发展各有不同，相比于国外先进技术，我国的CAE技术的发展仍存在一定差距，主要体现在CAE技术的研究、开发、推广及应用等方面。
1.1 国外CAE技术的发展情况
目前，CAE技术在国外的应用已相当广泛。上世纪50年代，一些美国学者在聚合物过程模型的建立上就已开始运用到数值计算的方法。
上世纪80年代，CAE技术在注塑成型方面已得到广泛应用。目前国外的CAE技术发展与应用已相对成熟，一些企业已拥有较完善的注塑CAE软件，比如澳大利亚的Moldflow、美国的I-DEAS、德国的CADMLD等。
1.2 国内CAE技术的发展情况
近年来，CAE技术在我国的研究、开发及推广等方面已取得一定突破，并获得不错成果。
比如在软件方面，Z-Mold软件及HSCAE软件已得到较好的应用与发展。
但我国CAE技术的发展并不理想，仍存在诸多问题，其中较严重的问题就是大部分企业没有充分CAE技术的优越性、重要性及其应用能带来的经济效益，对其重视程度不高。
此外，政府立项为国内CAE软件设计的主要途径，需要国家项目资金的支持才能进行研发，在很大程度上限制了CAE技术的深入研究与发展，及其市场推广和应用。
二、CAE技术在注塑模具设计中的应用
2.1 产品设计的优化
利用CAE技术实现产品的分析、评估和优化，协助设计师进行产品外观、合理壁厚、原料选择，高效准确地实现最优塑料产品的设计，且通过计算机进行环境模拟，通过计算机直观获得产品的形状和性能，并进行机械性能检测，预估在外界因素作用下产品的各项指标的变化情况，实现产品设计、强度优化，也省略产品的原型试验的过程，使注塑模具的设计不再受设计者的经验、个人倾向的影响，节约人力物力，并获得最优的产品设计结果。
2.2 注塑模具设计的重要工具
一般进行模具的设计需要反复试验，最终才能完善设计。利用CAE技术，可对产品模型的大小、构成系统、内部结构等进行优化，并通过计算机系统对各项指标进行测试。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆CAE可进行注塑模具的产品造型、材料选择、工艺流程、注意事项等分析，设计师可以这些信息为参考，进行模具设计。
（1）保压和填充：各种CAE软件最基本的分析功能之一，可实现注塑模具设计的实体仿真模拟。通过对产品温度、生产时间、大气压力、融合时间、力量大小等结果进行分析，帮助确定浇灌出口的数量、优化浇灌和选择出口位置的系统，并进行排气位置、产品温度、熔接位置选择等预测，及时发现和处理塑料产品中存在的质量隐患。
（2）产品优化：快速检查产品相关零件设计的生产能力，设计师可以得到有关材料或几何体、浇口位置、壁厚的信息。CAE的结果和设计建议可实现产品生产细节的最合理优化，并消除生产过程中产品外观、连接缝隙、产品缩小等问题。
（3）翘曲分析：翘曲变形原因很复杂，对完成产品尺寸的预测，可预测产品的性能、模具结构及工艺参数的合理性。其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。
（4）冷却分析：通过模拟监测注塑成型的冷却过程，预估型腔热流分布、表面温度和冷却时间等，在产品制造前，判断生产线的冷却系统的设计是否存在缺陷和不合理之处，优化冷却回路的铺设，得到最佳的冷却效果，减少成型时间，避免因冷却原因导致的产品的翘曲方面的缺陷。
（5）优化工艺技术参数：受到个人实践经验的局限，设计师很难实现工艺参数的精确选择，CAE通过模拟注塑模具设计的全过程，预估可能产生的问题，进行定性与定量解析处理，了解模具型腔中的情况，使设计师可作为参考，搭配原料品种、生产设备等，并获得生产温度、生产压力、塑料表温、生产时间控制等最佳的工艺参数，进行多方案对比后选择最优的设计方案。
三、CAE技术在注塑模具设计中的发展
在注塑模具设计过程中，CAE技术获得广泛的支持和使用，取得了理想成绩，但在未来注塑模具设计的应用过程中，CAE技术仍有待完善发展：
3.1耦合分析
可有机地将设计工作流程中的各个步骤，如三维成像、产品测试、参数调控等模块结合起来，利用耦合分析的功能，全面细致地获得注塑模具设计的产品的实际使用情况。
3.2与三维成像技术的集成
当前CAE技术与三维成像技术间存在不同的数据技术标准，导致一些数据的误差失真，采用统一标准，将更有利于开发专属于注塑模具设计的CAE系统。
3.3高效
随着现代科学技术的发展及更加复杂的算法和设计规划流程软件的应用，将大大提高CAE技术的工作效率，促使在注塑模具的设计过程中，更加广泛地应用CAE技术，提高整体的效率和质量。
3.4智能化
将电脑智能、自动化等人工智能技术集成到CAE技术中，实现CAE技术自主完成设计、推演参数、模拟产品使用情况等，大大提高注塑模具设计的合理性和质量。
结束语：CAE技术的应用，使得模具设计及参数选择实现更加科学的分析，大大提高模具设计的水平，CAE技术与人工智能的组合将可达到模具设计的自动优化的目标，从而解决因为经验、技巧等原因导致的设计问题，提高模具设计的合理性和产品的质量，对实际生产应用具有重大意义。
参考文献
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[5]李锦标.AutoCAD注塑模具设计专家实例精讲.北京：机械工业出版社，2011.
论文作者:曾凡鸿
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/23
标签：技术论文; 产品论文; 注塑模具论文; 参数论文; 模具设计论文; 情况论文; 软件论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;