模具CAE 技術(shù)在模具設(shè)計與制造中應(yīng)用日益廣泛，以Pro/Engineer 軟件的CAE 輔助分析工具為平臺，對電池盒后蓋零件進行塑料充填模擬分析，分析結(jié)果為模具設(shè)計提出較好的建議，避免出現(xiàn)缺陷，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。Pro/E 軟件的CAD/CAM/CAE 集成系統(tǒng)使其在注塑模具計算機輔助設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢尤為明顯。

1、概述

　　在塑料加工行業(yè)中約有95%的產(chǎn)品靠模具生產(chǎn)，為降低塑件缺陷，提高塑件質(zhì)量，降低廢品率，塑料注射成型CAE商品化軟件應(yīng)用日益廣泛。該文運用Pro/E軟件中的CAE分析輔助工具——塑性顧問(Plastic Advisor)對電池盒后蓋零件進行模擬分析，利用分析結(jié)果對模具設(shè)計過程提出有效建議。

2、CAE 技術(shù)應(yīng)用的必要性

　　注射成型時，塑料在型腔中的流動和成型，與材料的性能、塑件的形狀尺寸、成型溫度、成型速度、成型壓力、成型時間、模腔表面情況和模具設(shè)計等系列因素有關(guān)。因此，針對形狀復(fù)雜、質(zhì)量和精度要求較高的塑件，特別是新產(chǎn)品試制，對于一個具有豐富經(jīng)驗的工藝和模具設(shè)計人員來講，也很難保證第一次設(shè)計出來的模具就能生產(chǎn)出合格產(chǎn)品。生產(chǎn)實際表明在試制過程中，常常需要反復(fù)調(diào)試和修改模具，有時甚至需要在總結(jié)試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上重新進行模具設(shè)計，這樣將導(dǎo)致產(chǎn)品開發(fā)周期長，成本高，影響產(chǎn)品的更新?lián)Q代。而應(yīng)用CAE技術(shù)，可以使新設(shè)計的塑件和模具一次試模成功率增大，解決諸如塑件翹曲變形、尺寸不穩(wěn)定和模具加工周期長等問題，并降低加工成本。

　　CAE是用計算機對產(chǎn)品開發(fā)過程的形狀、制圖、分析、實驗等一系列綜合的工程作業(yè)，塑料模設(shè)計和制造的CAE是從狹義出發(fā)，主要是在設(shè)計模具之前對熔料的熱、流動、物理性能和應(yīng)力分析進行模擬。將工程設(shè)計、試驗、分析、文件生成以及制造貫穿于產(chǎn)品研制過程的每個環(huán)節(jié)，以指導(dǎo)和預(yù)測產(chǎn)品在構(gòu)思和設(shè)計階段的行為。

　　大型三維軟件Pro/Engineer 是采用參數(shù)化設(shè)計的、基于特征的實體模型化系統(tǒng)。Pro/E的模具行業(yè)解決方案基于集成制造技術(shù)和并行工程技術(shù)，可以應(yīng)用于各種模具的設(shè)計和制造[5-7]。其模具設(shè)計模塊與其基礎(chǔ)模塊一起為塑料模具設(shè)計人員提供快速創(chuàng)建和修改完整模具零部件的功能。Pro/E提供了注塑模具設(shè)計模塊(Pro/MOLDESIGN)、注塑模具設(shè)計專家(EMX)，能大大縮短模具設(shè)計人員花費在創(chuàng)造、指定和細化模架等部件的時間，提高工作效率。Pro/E還提供了CAE分析輔助工具——塑性顧問(Pro/Plastic Advi猠漀爀)，主要用來分析塑料在模具內(nèi)的流動情況、溫度分布及制品質(zhì)量等[8,9]。掌握這些分析方法將減少設(shè)計者在模具設(shè)計過程中造成的一些不必要的失誤，從而提高模具設(shè)計的可靠性。該文以電池盒后蓋零件為實例對Pro/E的塑性顧問模塊進行介紹和應(yīng)用。本電池盒后蓋零件最小壁厚為0.5mm，塑件最大外型尺寸為20mm，塑件的整體尺寸不大，塑料熔體流程不大，屬于薄壁小型塑件，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)圖

4、結(jié)論

　　Pro/E軟件是全方位的3D產(chǎn)品專業(yè)CAD/CAM/CAE軟件，為注塑模具設(shè)計提供了完整的解決方案，包括模具元件的設(shè)計和裝配，塑料模具型腔的設(shè)計以及模架設(shè)計和塑性模擬分析。Pro/Plastic Advisor可以較好地模擬塑料的充填情況，預(yù)測材料在成型過程中可能產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，獲得最佳工藝方案和工藝參數(shù)，為模具設(shè)計提供有效建議，縮短產(chǎn)品制造周期，降低成本。Pro/E的集成CAD/CAM/CAE系統(tǒng)使到模具設(shè)計、析和制造各個的過程的模型數(shù)據(jù)無需轉(zhuǎn)換則可在Pro/E里面直接完成，相對于利用其他CAE軟件進行分析，避免了軟件之間出現(xiàn)因數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換造成的模型數(shù)據(jù)缺失的問題。利用Pro/Plastic Advisor進行塑件的塑性模擬分析的應(yīng)用優(yōu)勢尤為明顯。