关键词：注塑CAE技术 模具设计 应用

海信模具公司为了增强模具设计的可靠性，引进了美国Moldflow/MPI料流分析软件进行注塑过程模拟分析（CAE），包括填充、保压、气辅、翘曲等各个阶段。通过把注塑CAE技术与公司多年从事模具开发所积累的丰富实践经验相结合，在确定模具浇注系统和气辅工艺方案、帮助客户改进产品设计、预测并改善注塑缺陷等方面发挥了十分显著的作用，大大提高了模具开发的可靠性系数，取得了显著的经济效益。

一、注塑CAE技术简介
CAE（Computer Aided Engineering）技术从字面上理解是计算机辅助工程，准确地讲就是工程设计中的分析计算和模拟仿真。注塑CAE技术是CAE技术中一个重要的组成部分，它是根据塑料加工流变学和传热学的基本理论，建立塑料熔体在模具型腔中流动、传热的物理、数学模型，利用数值计算理论构造其求解方法，利用计算机图形学技术在计算机屏幕上形象、直观地模拟出实际成型中熔体的动态填充、冷却等过程，定量地给出成型过程中的状态参数（如压力、温度、速度等）。注塑CAE技术可以在模具制造之前，在计算机上对模具设计方案进行分析和模拟，预测设计中潜在的缺陷，为设计人员修改设计提供科学的依据。应用注塑CAE技术带来的直接好处是省时省力，减少试模、修模次数，缩短模具设计制造周期，降低成本，提高产品质量。
注塑CAE分析的一般流程如图1所示。

图1 注塑CAE分析的一般流程

二、注塑CAE技术在模具设计和开发中的应用
介绍注塑CAE技术的文章大部分都是从软件的角度出发，介绍软件各模块的功能和应用。笔者结合几年来从事注塑CAE分析的经验，从企业需求和使用的角度出发，介绍注塑CAE技术在模具设计、开发中的几个主要的应用领域。

1．确定模具浇注系统方案
模具的浇注系统对于模具最终的注塑成型质量有着决定性的影响，合理的浇注系统能够使塑料熔体充填平衡、均匀，可以避免很多注塑缺陷，得到满意的塑件质量，并延长模具寿命。确定合理的浇注系统方案是注塑CAE分析最基本的工作，也是模具设计环节一个非常重要的方面，特别是对于热流道模具，一个是要求要快，在设计工作的前期就必须提供浇口布局，以供设计人员设计相关的结构并订购热流道；再一个是要求要准，由于热流道价格昂贵，而且做成之后就无法更改，因此浇注系统的方案一定要准确。这就对料流分析工作提出了比较高的要求，目前成熟的注塑CAE分析软件都把流动分析作为最基本的模块，分析的准确性相对也比较高。
确定合理的浇注系统最基本的要求是流动平衡，使熔体能够均匀、同步地充填到制件的各个部分，同时还要照顾一些重点质量区域，使熔接痕产生在不影响外观要求的地方。下文是一个29英寸电视机后壳浇注系统布局的例子，浇注系统为四点热流道，浇口直径φ4.5mm，浇道直径φ10mm，布局如图2所示。

图2 29英寸电视机后壳浇注系统布局

制件充填情况的模拟分析结果如图3所示。

图3 制件充填情况的模拟分析

从分析结果图中可以看出流动比较平衡，熔体基本能够均匀、同步地充填到制件的各个部分，达到比较满意的注塑效果。

2．确定气辅成型方案，预测气体穿透效果
气体辅助注塑成型技术是一项新兴的塑料注射成型技术，其原理是利用高压气体在塑件内部产生中空截面，利用气体保压代替塑料注射保压，完成注射成型过程。与普通注塑成型工艺相比，它能够消除制件表面缩痕，降低制品内应力，节约原材料，延长模具寿命，生产周期缩短，被誉为注塑成型工艺的一次革命，在家电、汽车、家具、日常用品等几乎所有塑料制件领域得到广泛应用。