一、注射模CAD/CAE/CAM技术的特点 计算机在塑料模具生产领域的应用已经成为一种解决设计和制造中各种难题的不 可替代的手段，在设计和制造的过程中发挥了极其有效的作用。计算机技术的应 用可以贯穿于现代塑料模具生产的全过程。 一、注射模CAD/CAE/CAM技术的特点 在CAD应用方面，已超越了用图板二维绘图的初级阶段，目前3D设计已达到了 70%～90%。Pro/E、UG、CIMATRON等软件已普遍应用。应用这些软件不仅 可以完成2D设计，同时可获得3D模型，为NC编程和CAD/CAE/CAM的集成提供 了保证。应用3D设计，还可以进行装配干涉检查，保证了模具零件的加工精度 和质量。

CAE技术在欧美已逐渐成熟，CAE技术在模具设计中的作用越来越大。应用注射 地选择浇口的种类，避开因浇口位置不当而产生滞流、喷流现象而影响外观，可 以观察一模多腔及多浇口的制品的各个流道，模拟充模过程，分析冷却过程，预 测成形过程中可能发生的缺陷，在各个时段内的流量变化，通过改变流道的截面 积或浇口的位置，达到浇注平衡。应用CAE技术后，试模时间可减少50%以上。 注射模CAD/CAE/CAM作为一种划时代的工具和手段，从根本上改变了传统的模 具设计与制造方法。 采用CAD/CAE/CAM集成化技术后，制件一般不需要再进行原型实验，采用几何 造型技术，制件的形状能精确、逼真地显示在计算机屏幕上，有限元分析程序可 以对其力学性能进行预测。借助于计算机模具设计师能从繁琐的绘图和计算中解 放出来，集中精力从事诸如方案的构思和结构优化等创造性的工作。

二、注射模CAD/CAE/CAM的功能 1. 塑料制件的几何造型  三维实体的几何造型是模具生产过程的基础。采用几何造型系统，如线框架造 型、表面造型和实体造型，在计算机中生成塑料制件的集合模型，这是注射模 CAD/CAE/CAM工作的第一步。由于塑料制件大多是薄壁件且有复杂的曲面，因 此常用表面造型的方法来产生制件的几何模型。

2. 型腔表面形状的生成  由于塑料制件的成型收缩、模具的磨损及加工精度的影响，注射制件的内、外表 面并不就是模具的型芯、型腔的表面，需要经过比较复杂的转换才能获得型腔和 型芯表面。目前大多数注射模设计软件并未能解决这种转换，因此制件的形状和 型腔的形状要分别制作。如何由制件制作形状方便、准确地制成型腔和型芯表面 形状仍是当前的研究课题。

3. 模具方案布置  采用计算机软件来指导模具设计者布置型腔的数目和位置，构思浇注系统、冷却 系统及推出机构，为选择标准模架和设计动模、定模部装图做准备。

4. 标准模架的选择  一般而言，设计软件中的标准模架应具有两个功能，一是能使模具设计者输入本 厂的标准模架，以建立自己的标准模架库；二是方便地从已建好的专用标准模架 库中，选出设计中所需的模架类型及全部模具标准件的图形及数据。

5.部装图及总装图的生成  根据所选的标准模架及已完成的型腔布置，设计软件以交互方式，引导模具设计 者生成模具部件装配图和总装图。模具设计者在完成总装图时能利用光标在屏幕 上拖动模具零件，以搭积木的方式装配模具总图，十分方便灵活。

6. 模具零件图的生成  设计软件能引导用户根据部装图、总装图以及相应的图形库、数据库，完成模具 零件的设计、绘图和标注尺寸。 7. 注射工艺条件塑料材料的优化  基于模具设计者的输入数据以及优化计算，程序能向模具设计者提供有关型腔的 填充时间、熔体成型温度、注射压力及最佳塑料材料的推荐值。有些软件还能动 用专家系统，帮助模具工作者分析注射成型故障及制件成型缺陷。

8. 注射流动及保压过程模拟  一般常采用有限元方法来模拟熔体的充模和保压过程。其模拟结果能为模具工作 者提供熔体在浇注系统和型腔中流动过程的状态图，提供不同时刻熔体及制件在 型腔各处的温度、压力、剪切速度、切应力以及所需的最大锁模力等，其预测结 果对改进浇注系统及调整注射成型工艺参数有重要的指导意义。 9. 冷却过程分析 一般常采用边界元法来分析模壁的冷却过程，用有限差分法分析塑件沿模壁垂直 方向的一维热传导，用经验公式描述冷却水在冷却管道中的导热，并将三者有机 地结合在一起分析非稳态的冷却过程。其预测结果有助于缩短模具冷却时间、改 善制件在冷却过程中的温度分布不均匀性。

10. 力学分析  一般常采用有限元法来计算模具在注射成型过程中最大的变形和应力，以此来检 验模具的刚度和强度能否保证模具正常工作。有些软件还能对制件在成型过程中 可能发生的翘曲进行预测，以便模具工作者在模具制造之前及时采取补救措施。 11. 数控加工 各种自动编程系统CAD/CAE/CAM软件，包括注射模中经常需要用的数控线切割 指令生成，曲面的三轴、五轴数控铣削刀具轨迹生成及相应的后置处理程序等。

12. 数控加工仿真  为了检验数控加工软件的准确性，在计算机屏幕上模拟刀具在三维曲面上的实时 加工并显示有关曲面的形状数据。 注射模CAD/CAE/CAM集成系统框图

1995年以来中国历年模具产值（单位：亿元人民币） 1995年以来中国历年模具进出口情况（单位：万美元） 三、国内外现状及发展趋势 以下是国内外模具业的现状： 1. 低档模具过剩，高档模具供不应求，需大量进口 1995年以来中国历年模具产值（单位：亿元人民币） 年份 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 产值 145 160 200 220 250 280 316 360 450 530 1995年以来中国历年模具进出口情况（单位：万美元） 进口 81100 91799 63000 66348 88774 97700 111174 127100 136930 181300 出口 4941 7000 9428 9591 13280 17374 18775 25234 33680 49103

2.受售价限制，国产模具多采用2Cr13和3Cr13作精密热处理，而国外则采用专用模具材料DINI、2316，其综合机械性能，耐磨、耐腐蚀性能及抛光亮度均明显优于国产材料,这从根本上影响了国产模具的外观质量和使用寿命。

3.国内模具生产厂家，工艺条件参差不齐，差距很大，不少厂家由于设备不配套很多工作依赖手工完成，严重影响了精度和质量。

4.国内一些生产厂家虽然也采用了计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造技 (CAM)，但依旧停留在引进、消化和吸收阶段，难以形成具有成熟的理论指导和 设计体系，因此，规范模具设计软件系统的开发是当务之急。 5.模具的质量、性能依赖试模结果检验。国内模具厂因交货期短，试模设备局 限，往往把质量检验工作放在用户处试模，易给用户造成大量的损失和浪费， 而且由于修模受时间，场地限制，往往难以调试出最佳状态。而国外一些发展 较好的企业都拥有自己的试模场所和设备，可以模拟用户的工作条件试模,所以能在最短的时限达到很好的效果。

四、未来我国模具工业和技术的主要发展方向 6.目前一些厂商只关心价格，而忽略了模具的技术质量，对用户而言合理的质量价格比是最优选择，所以进口模具价格比国产模具高8-10倍，仍有其市场空间。国内一些模具厂，迫于竞争需要，盲目压价，甚至以次充好，粗制滥造，是一种不负责任的短期行为，将为国产模具的发展带来重创。当然，在确保品质的前提下，加强管理，扩大规模，降低成本无疑是努力的方向。 7.我国模具生产企业习惯埋头搞生产科研，而忽视了与其它设备供应商、原料供应商合作，无形中使用户走了许多弯路，我们的模具厂必须和其它厂家及各大科研院所共同合作，为用户创造最佳的制品，创造更大的利润，才有希望为自己营造广阔的发展空间。 四、未来我国模具工业和技术的主要发展方向

1.模具CAD/CAM/CAE的广泛应用 UG SOLIDWORKS PRO/E moldflow cimatron

2.提高精密、微型、超大型塑件的设计与制造工艺

3.研制更先进、精密、微型或大型化的模塑设备

4.提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造

5.进一步加强模具的标准化进程

6.开发新的材料、成型工艺和模具 7.大力推广模具的快速制造、高速铣削、高速测量技术 5轴联动高速铣削加工中心 三坐标测量仪