模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用，產(chǎn)品對(duì)模具的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無(wú)法適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求。計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)已成為塑料產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計(jì)及產(chǎn)品加工中這些薄弱環(huán)節(jié)的最有效的途經(jīng)。同傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比，CAE技術(shù)無(wú)論在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等方面，都具有很大優(yōu)越性。

美國(guó)上市公司Moldflow公司是專業(yè)從事注塑成型CAE軟件和咨詢公司，自1976年發(fā)行了世界上第一套流動(dòng)分析軟件以來(lái)，一直主導(dǎo)塑料成型CAE軟件市場(chǎng)。近幾年，在汽車、家電、電子通訊、化工和日用品等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

利用CAE技術(shù)可以在模具加工前，在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注塑成型過程進(jìn)行模擬分析，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓、冷卻情況，以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況，以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修改制件和模具設(shè)計(jì)，而不是等到試模以后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方法的一次突破，而且對(duì)減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等，都有著重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。

塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù)，而且還要采用CAE技術(shù)。這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。注塑成型分兩個(gè)階段，即開發(fā)/設(shè)計(jì)階段（包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和模具制造）和生產(chǎn)階段（包括購(gòu)買材料、試模和成型）。傳統(tǒng)的注塑方法是在正式生產(chǎn)前，由于設(shè)計(jì)人員憑經(jīng)驗(yàn)與直覺設(shè)計(jì)模具，模具裝配完畢后，通常需要幾次試模，發(fā)現(xiàn)問題后，不僅需要重新設(shè)置工藝參數(shù)，甚至還需要修改塑料制品和模具設(shè)計(jì)，這勢(shì)必增加生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)產(chǎn)品開發(fā)周期。采用CAE技術(shù)，可以完全代替試模，CAE技術(shù)提供了從制品設(shè)計(jì)到生產(chǎn)的完整解決方案，在模具制造之前，預(yù)測(cè)塑料熔體在型腔中的整個(gè)成型過程，幫助研判潛在的問題，有效地防止問題發(fā)生，大大縮短了開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本。

近年來(lái)，CAE技術(shù)在注塑成型領(lǐng)域中的重要性日益增大，采用CAE技術(shù)可以全面解決注塑成型過程中出現(xiàn)的問題。CAE分析技術(shù)能成功地應(yīng)用于三組不同的生產(chǎn)過程，即制品設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)和注塑成型。

制品設(shè)計(jì)

制品設(shè)計(jì)者能用流動(dòng)分析解決下列問題：

(1) 制品能否全部注滿　這一古老的問題仍為許多制品設(shè)計(jì)人員所注目，尤其是大型制件，如蓋子、容器和家具等。

(2) 制件實(shí)際最小壁厚　如能使用薄壁制件，就能大大降低制件的材料成本。減小壁厚還可大大降低制件的循環(huán)時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率，降低塑件成本。

(3)澆口位置是否合適　采用CAE分析可使產(chǎn)品設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)具有充分的選擇澆口位置的余地，確保設(shè)計(jì)的審美特性。

模具設(shè)計(jì)和制造

CAE分析可在以下諸方面輔助設(shè)計(jì)者和制造者，以得到良好的模具設(shè)計(jì)：

(1) 良好的充填形式　對(duì)于任何的注塑成型來(lái)說(shuō)，最重要的是控制充填的方式，以使塑件的成型可靠、經(jīng)濟(jì)。單向充填是一種好的注塑方式，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。

(2)最佳澆口位置與澆口數(shù)量　為了對(duì)充填方式進(jìn)行控制，模具設(shè)計(jì)者必須選擇能夠?qū)崿F(xiàn)這種控制的澆口位置和數(shù)量，CAE分析可使設(shè)計(jì)者有多種澆口位置的選擇方案并對(duì)其影響作出評(píng)價(jià)。

(3)流道系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)　實(shí)際的模具設(shè)計(jì)往往要反復(fù)權(quán)衡各種因素，盡量使設(shè)計(jì)方案盡善盡美。通過流動(dòng)分析，可以幫助設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出壓力平衡、溫度平衡或者壓力、溫度均平衡的流道系統(tǒng)，還可對(duì)流道內(nèi)剪切速率和摩擦熱進(jìn)行評(píng)估，如此，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(jì)　通過分析冷卻系統(tǒng)對(duì)流動(dòng)過程的影響，優(yōu)化冷卻管路的布局和工作條件，從而產(chǎn)生均勻的冷卻，并由此縮短成型周期，減少產(chǎn)品成型后的內(nèi)應(yīng)力。

(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(diǎn)。反復(fù)地試模、修模要耗損大量的時(shí)間和金錢。此外，未經(jīng)反復(fù)修模的模具，其壽命也較長(zhǎng)。

注塑成型

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

(1) 更加寬廣更加穩(wěn)定的加工“裕度”　流動(dòng)分析對(duì)熔體溫度、模具溫度和注射速度等主要注塑加工參數(shù)提出一個(gè)目標(biāo)趨勢(shì)，通過流動(dòng)分析，注塑者便可估定各個(gè)加工參數(shù)的正確值，并確定其變動(dòng)范圍。會(huì)同模具設(shè)計(jì)者一起，他們可以結(jié)合使用最經(jīng)濟(jì)的加工設(shè)備，設(shè)定最佳的模具方案。

(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。殘余應(yīng)力通常使塑件在成型后出現(xiàn)翹曲變形，甚至發(fā)生失效。

(3) 省料和減少過量充模　流道和型腔的設(shè)計(jì)采用平衡流動(dòng)，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。

(4)最小的流道尺寸和回用料成本　流動(dòng)分析有助于選定最佳的流道尺寸。以減少澆道部分塑料的冷卻時(shí)間，從而縮短整個(gè)注射成型的時(shí)間，以及減少變成回收料或者廢料的澆道部分塑料的體積。