汽車/摩托車行業(yè)是模具最大的市場，在工業(yè)發(fā)達國家，這一市場占整個模具市場的一半左右管跺。隨著汽車工業(yè)的向前發(fā)展义黎，汽車塑件對模具的要求日漸提高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法已無法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求豁跑。CAE技術(shù)現(xiàn)在已成為塑料產(chǎn)品開發(fā)廉涕、模具設(shè)計及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的輔助工具。本文為我們展示了美國Moldflow公司的注塑成形CAE技術(shù)的專業(yè)軟件Moldflow在汽車產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用實例艇拍。

　　汽車用塑料件應(yīng)用得越來越廣泛狐蜕，比如，保險杠卸夕、儀表板层释、油箱、方向盤等大中型塑料模讨拷。據(jù)預(yù)測到2005年馅拗，汽車用塑料件制品只能滿足總需求量的50%左右。

　　與傳統(tǒng)的模具設(shè)計相比依粮，計算機輔助工程（CAE）技術(shù)無論在提高生產(chǎn)率宿替、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本党令、減輕勞動強度等方面锚渺，都具有無可比擬的優(yōu)越性。美國Moldflow公司是專業(yè)從事注塑成形CAE技術(shù)軟件的咨詢公司猖等，作為塑料成形分析軟件的創(chuàng)造者歪缅，自1976年發(fā)行了世界上第一套流動分析軟件以來，Moldflow公司一直主導(dǎo)著塑料成形CAE技術(shù)軟件市場谎秃。近幾年鼓募，在汽車、家電缺西、電子通訊、化工馒胆、日用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用缨称。

　　CAE技術(shù)的作用

　　CAE技術(shù)是在模具加工之前，通過計算機對整個注塑成形過程進行模擬分析祝迂。CAE技術(shù)能夠準確預(yù)測出熔體的填充睦尽、保壓、冷卻情況型雳，制品中的應(yīng)力分布当凡、分子和纖維取向分布，以及制品的收縮和翹曲變形等情況纠俭，以便設(shè)計者能盡早發(fā)現(xiàn)問題沿量，及時修改制件和模具的設(shè)計浪慌，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對傳統(tǒng)模具設(shè)計方法的一次突破朴则，而且對減少甚至避免模具返修報廢权纤、提高制品質(zhì)量、降低成本等乌妒，都有著重大的技術(shù)革新和經(jīng)濟意義眉挥。因此，塑料模具設(shè)計的必然趨勢不但要采用CAD技術(shù)日频，而且還要采用CAE技術(shù)深七。

　　注塑成形分兩個階段，即：開發(fā)/設(shè)計階段（包括產(chǎn)品設(shè)計浮块、模具設(shè)計粉霹、模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購買材料、試模砂彻、成形）陷今。傳統(tǒng)的注塑方法在正式生產(chǎn)前由于設(shè)計人員憑經(jīng)驗與直覺設(shè)計模具，模具裝配完畢后搪狗，通常需要幾次試模吻毅。發(fā)現(xiàn)問題時，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)跛究，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計妆墩。這勢必增加生產(chǎn)成本，延長產(chǎn)品開發(fā)周期重虑。

　　CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計到生產(chǎn)的完整解決方案践付，在模具制造之前，預(yù)測塑料熔體在型腔中的整個成形過程缺厉，幫助研判潛在的問題永高，有效地防止問題發(fā)生，大大縮短了開發(fā)周期提针，降低生產(chǎn)成本命爬。采用CAE技術(shù)，可以完全省略試模步驟辐脖。

　　CAE技術(shù)的應(yīng)用

　　近年來饲宛，CAE技術(shù)在注塑成形領(lǐng)域中的重要性日益增加，采用CAE技術(shù)可以全面解決注塑成形過程中出現(xiàn)的問題嗜价。CAE分析技術(shù)能成功地應(yīng)用于三組不同的生產(chǎn)過程：制品設(shè)計艇抠、模具設(shè)計、注塑成形久锥。

　　制品設(shè)計

　　制品設(shè)計者能用流動分析解決下列問題：

　　(1)制品能全部注滿嗎家淤？這一古老的問題仍為許多制品設(shè)計人員所注目异剥，尤其是大型制件如蓋子、容器颖倾、家具等的設(shè)計者匀铸。

　　(2)制件實際最小壁厚是多少？如能使用薄壁制件才褂，就能大大降低制件的材料成本讥认。減小壁厚還可大大降低制件的循環(huán)時間，從而提高生產(chǎn)效率详贿，降低塑件成本活益。

　　(3)澆口位置合適嗎？采用CAE分析可使產(chǎn)品設(shè)計者在設(shè)計時具有充分選擇澆口位置的余地权惊，確保設(shè)計的審美特性漫窑。

　　CAE分析可在以下諸方面輔助設(shè)計者和制造者，以期得到良好的模具設(shè)計抹播。

　　(1)良好的充填形式：單向充填是一種好的注塑方式榴栏，它可以提高塑件內(nèi)部分子單向和穩(wěn)定的取向性。這種填充形式有助于避免因不同的分子取向所導(dǎo)致的翹曲變形痒拧。

　　(2)最佳澆口位置與澆口數(shù)量：CAE分析可為設(shè)計者提供多種澆口位置的選擇方案并對其影響做出評價泌绩。

　　(3)流道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計：通過流動分析，可以幫助設(shè)計者設(shè)計出壓力平衡宵蕉、溫度平衡或者 壓力酝静、溫度均平衡的流道系統(tǒng)，還可對流道內(nèi)剪切速率和摩擦熱進行評估羡玛，如此别智，便可避免材料的降解和型腔內(nèi)過高的熔體溫度。

　　(4)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計：通過分析冷卻系統(tǒng)對流動過程的影響稼稿，優(yōu)化冷卻管路的布局和工作條件薄榛，從而使冷卻均勻，并由此縮短成形周期让歼，減少產(chǎn)品成形后的內(nèi)應(yīng)力敞恋。

　　(5)減小反修成本：提高模具一次試模成功的可能性是CAE分析的一大優(yōu)點。

　　注塑成形

　　注塑者可望在制件成本是越、質(zhì)量和可加工性方面得到CAE技術(shù)的幫助耳舅。

　　(1)更加寬廣更加穩(wěn)定的加工：“裕度” 流動分析對熔體溫度碌上、模具溫度和注射速度等主要注塑加工參數(shù)提出一個目標趨勢倚评，通過流動分析，注塑者便可估定各個加工參數(shù)的正確值条嚼，并確定其變動范圍洲猿。會同模具設(shè)計者一起获隆，他們可以結(jié)合使用最經(jīng)濟的加工設(shè)備，設(shè)定最佳的模具方案村会。

　　(2)減小塑件應(yīng)力和翹曲：選擇最好的加工參數(shù)使塑件殘余應(yīng)力最小涌遏。

　　(3)省料和減少過量充模：流道和型腔的設(shè)計采用平衡流動，有助于減少材料的使用和消除因局部過量注射所造成的翹曲變形泌拐。

　　(4)最小的流道尺寸和回用料成本： 流動分析有助于選定最佳的流道尺寸基差，以減少澆道部分塑料的冷卻時間，從而縮短了整個注射成形的時間威球，減少了變成回收料或者廢料的澆道部分塑料的體積宅蜒。

　　專業(yè)軟件Moldflow的應(yīng)用實例

　　汽車通風飾罩

　　采用氣體輔助注射成形，要求確定出澆口蜓浦、氣口的位置與數(shù)量捍农，預(yù)測氣體在氣道中的穿透情況及工藝參數(shù)。

　　(1) 建模

　　Moldflow通過圖形接口直接讀入CAD模型绳拧。模型及澆注系統(tǒng)如圖1所示壹店，澆注系統(tǒng)初始設(shè)計使用一個側(cè)澆口和兩個氣口位置。

　　(2)輸入工藝條件

　　最大注射壓力為55Mpa芝加，氣體注射壓力為20Mpa硅卢，模溫50℃，熔體溫度為230℃妖混，延遲時間為2.5s老赤，氣道的等效直徑為9.6mm，冷卻時間 22s制市。

　　汽車儀表盤

　　對于大型模具來說抬旺，流動、保壓祥楣、冷卻等各方面參數(shù)均需嚴格控制开财，否則，稍有不慎误褪，便有可能出現(xiàn)型腔填充不均衡责鳍、冷卻不均勻、變形及殘余應(yīng)力大等缺陷兽间。通過對流動過程,冷卻過程與保壓過程的模擬分析历葛，來優(yōu)化螺桿速率-位置曲線、保壓曲線及冷卻系統(tǒng)寇羔，并對翹曲變形進行分析計算宾哼。

　　采用Moldflow氣輔成形分析技術(shù)，優(yōu)化了氣道的設(shè)計甫页、工藝條件設(shè)置压荠、保證了產(chǎn)品的質(zhì)量淫韧，縮短了開發(fā)周期。

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