【摘要】塑料模具的设计，不仅需要先从用户那里获取二维模式或者三维模式的塑料制品设计图纸，还需要结合塑料制品的类型、特点、形状展开设计，并结合自身丰富的设计经验对塑料制品的类型和尺寸进行控制。只有这样，才能够确保设计出来的塑料制品符合各方面的使用需求。基于此，针对CAE技术在塑料模具设计中的应用优势及实践进行分析，以供参考。
【关键词】CAE技术；塑料模具设计；应用
塑料模具设计工作的开展对于设计人员的要求非常高。设计人员只有具备较高的专业素养，且具有极为丰富的设计经验，并对成型的材料和工艺有所了解，才能够确保设计出来的塑料模具符合生产塑料制品的需求。而CAE技术是一种为了促进计算机辅助设计工程技术和计算机辅助制造工程技术发展而产生的新型应用软件，将其应用到塑料模具设计当中，可以帮助设计人员借助其技术优势，及时发现塑料模具设计中存在的问题，进而提升设计的科学合理性，保证设计出来的塑料模具使用功能充分发挥出来。
1CAE技术在塑料模具设计中的应用优势
CAE技术，又叫做ComputerAidedExecution，指的是一种集数值运算技术、信息数据库、应用工程分析、方针模具以及多媒体构图学等多种功能于一体的软件系统，将其应用到塑料模具设计中，可以借助高分子流变学理论、函数计算理论以及构图形式理论，对制造工艺进行数据化模拟，将塑料模具的成型过程进行形象逼真的展现。这样一来，就可以及时发现塑料模具设计中存在的问题，并及时进行修改和纠正。在传统的塑料模具设计过程中，主要凭借设计人员的个人经验进行操作。当模具设计出来之后，只有进行试模，才能够发现设计过程中存在的问题[1]。之后再根据用户需求对塑料模具设计中的细节问题进行修改。整个设计与修改过程，需要花费大量的时间和精力。而CAE技术的应用，则可以有效改善这一现状。应用了CAE技术的塑料模具设计流程如图1所示。通过图1可以看出，这是一种全新的以并行路线应用为主的设计制造流程。首先，在模具制造之前，就可以直接利用CAE技术，在计算机上对注塑成型过程进行模拟和分析，进而对熔体的充模过程、保压过程以及冷却过程进行提前预测，了解成品的应力分布、分子和纤维取向分布，了解成品的收缩情况，是否存在凹陷、熔接痕以及翘曲变形等问题。这样一来，在设计模拟阶段就可以找出设计缺陷，并通过工艺参数的调整和工艺流程的优化来解决相关问题。因为不需要等到模具制造和试模后再发现设计问题，并对模具进行修改，所以设计成本更低，设计效率更高，设计效果更好。
2CAE技术在塑料模具设计中应用存在的问题
2.1缺乏较高的技术集成化水平
与西方发达国家相比，我国CAE技术在塑料模具设计中的应用水平还非常低。首先，CAE技术是一项集成化发展程度偏低的技术，虽然也引入了一些先进软件，保证了模具的造型效果，但是在模具方案设计与分析过程中，依然存在着很多计算方面的问题；其次，CAE技术的应用时间较短，很多技术的应用还处于初步探索阶段，所以在应用这一技术进行塑料模具设计时，并没有高精尖设备的支持；最后，工艺技术与计算机模式之间的差异对相应软件的使用性能产生了限制，并出现了运算速度过慢、无法高效率联网和无法对电磁干扰进行有效抵抗等问题。而这些问题的存在，必然会对设计工作的正常开展产生影响。
2.2缺乏较大的软件开发力度
在CAE技术的应用中，软件配置偏低的问题也十分严重。虽然一些生产企业已经从国外引进了一些相对先进的软件，但是由于是外来技术，理解能力有限，所以并没有将这些软件的使用功能全部开发出来，且总是在数控编程与计算分析方面出现问题，或者使工程绘图工作的进行充满阻碍。另外，国内的一些设计单位虽然也在进行相关技术软件的开发，但是缺乏一定的组织性和计划性，设计开发工作没有重点，且存在着大量重复性工作。这样，必然会对软件的开发进度产生影响。目前，CAE技术的应用，主要体现在以下三方面：工程绘图方面、制造工艺和设计工艺的分析方面和数控机床的通信方面等。虽然我国设计单位也研发出了一些其他软件，但是整体而言，研发水平偏低，研发类型偏少。
2.3缺乏专业的人才和设备支持
首先，在制作模具的过程中，因为设备老化问题的日益严重，已经出现了不同程度的精度下降、生产效率降低等问题；其次，部分生产企业依然在使用普通的加工设备，且没有对其进行定期的更新和升级。尤其是热处理加工工序的进行，依然以传统的生产模式为主。由于这些设备的结构配置相对简陋，所以存在着较高的能耗率，工作人员要想顺利开展作业，必须具备丰富的实践经验；再次，虽然某些加工设备引进自国外，但是设备配置却非常分散，没有形成系统，所以设备利用率并不高，设备的先进功能并没有充分发挥出来；最后，越是先进的设备，越是需要专业素养与综合素养较高的专业人才[2]。否则，即便是人才的实践经验再丰富，也无法将CAE技术的应用效果充分发挥出来。
3CAE技术在塑料模具设计中的应用策略
3.1促进CAE技术的多元化发展
目前，塑料模具设计的发展表现出了集成化趋势、三维化趋势、智能化趋势以及网络化趋势。而CAE技术的应用也应当紧跟塑料模具设计的发展趋势。首先，加强集成化模块的应用，提高CAE技术功能相关资源的共享性，并做好相应的检测工作，如模具设计检测、模具制造检测以及模具装配检测等。例如，英国某公司就已经研发出了系列软件，既可以设计出曲面和实体几何造型，也可以对复杂性形体进行工程制图。集成化程度较高的软件主要有UG软件和catia软件。目前，我国也已经在金属塑性成型方面研发出了有限元分析系统和系列软件；其次，为了加强CAE技术的应用，还可以提升其三维化程度[3]。即在进行塑料模型的设计、分析以及制造时，不仅要实现设计图纸的无纸化，还要将模具的造型全方位、直观地展现出来；最后再利用三维数字化模型完成产品结构的有效分析和模具可制造性的评价。
3.2加大先进技术的引进力度
在应用CAE技术的时候，可以优先选择速度更快的加工技术，借助技术优势提升产品的设计质量和生产效率。高速加工技术的应用，不仅可以提升机床的主轴运转速度，还可以优化设备的激振频率，且运行过程更加稳定安全，不会因为冲击力不合理而降低加工精度。另外，虚拟现实技术[4]也是一种可以模拟模具设计环境和制造环节的技术，可以将设计环节和制造环节直观地呈现在设计人员面前，提前发现模具生产过程中存在的各种问题。
3.3提升工作人员的综合素养
塑料模具的设计与制造的全过程，对设计人员的工作经验与专业素养有着较高的依赖。很多工作的开展都不是单纯依靠计算机设备中的计算功能完成的。即便是最新的模具CAE系统功能相对完善，在运行过程中也依然需要专业人员的正确操作与控制。这样一来，要想保证CAE技术的有效应用，设计人员还要按照一定的逻辑顺序将现有的理论知识组合起来，提升多种技术的集成性、各种资源的有序性与组织性[5]。因此，提升工作人员的综合素养，在加强CAE技术的应用方面具有十分重要的作用。
4结语
CAE技术在塑料模具设计中的应用，可以提前发现设计缺陷，并进行相应的修正与优化，进而实现相应设计成本的降低和设计效率的提升。但是，现阶段CAE技术的实践应用还有很多不足之处，要想借助CAE技术的应用优势，提高塑料模具的设计水平，还需要促进CAE技术的多元化发展，加大先进技术的引进力度，提升工作人员的综合素养。
参考文献
[1]许维进.CAD/CAE技术在塑料模具设计中的应用探讨[J].湖北农机化,2019(19):66.
[2]杨勇辉,崔一.CAE/CAD技术在塑料模具设计中的应用[J].工程塑料应用,2017,45(2):124-127.
[3]杨巧玲.CAE/CAD技术在塑料模具设计中的应用探讨[J].湖北农机化,2018(4):62-63.
[4]张新亮.CAE/CAD技术在塑料模具设计中的应用探讨[J].军民两用技术与产品,2018(2):134.
[5]彭日标.塑料模具设计中CAE技术的应用研究[J].中国设备工程,2020(14):166-167.
作者:李成 单位:徐州开放大学