图1 按键产品图2 按键CAE分析
将利用Pro/E创建好的按键三维模型通过IGES文件转换格式导入到Moldflow中进行往塑成型过程模拟分析。前置处理过程需要对模型进行网格划分并选择成型材料。
2.1 最佳浇口位置分析及确定
注塑成型时，首先要确定浇口的位置，浇口位置对制品质量有着直接的影响，它应开设在塑件断面较厚的部位，使熔体由厚断面流入薄断面，而且开设的位置应能避免塑件表面产生熔接痕，最后还应有利于型腔中的气体排出。最佳浇口位置如图2所示。
图2 最佳浇口位置
根据分析所得的最佳浇口位置与塑件的使用要求，本设计采用点浇口，如图3所示。这类浇口由于前后两端存在较大的压力差，能增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，从而导致熔体的表面钻度下降，流动性增加，有利于型腔的充填。
图3 浇注系统模拟
图4所示为充模时间分析结果。从图4可以看出，填充时间为1.695s,熔体几乎同时到达模腔两端，可以满足要求。
图4 充填分析模拟
注塑模具可作为一种热交换器，如果冷却介质不能及时有效的带走必须带走的热量，不能实现均一的快速冷却，则在一个成型周期内就不能维持热平衡，会使塑件内部产生应力而导致变形或开裂，从而无法进行稳定的模塑成型。因此，冷却分析是必要的。根据塑件形状及综合考虑模具其他零部件的设置，设计了如图5所示的冷却系统。从图5可以看出，冷却水进出口温度相差0.06℃，满足冷却水温差小于2.5℃的要求。冷却系统对塑件温度的影响如图6所示，塑件表面温度基本一致，冷却较均匀，有利于提高塑件的形状精度。
图5 冷却水进出口温度模拟
图7所示为总体变形量及各个方向变形情况。从图7可以看出，总体和X方向上的变形较大，而Y和Z方向上则变形相对较小。
图7 翘曲分析模拟
图8所示为熔体充满型腔瞬间的型腔压力分布。从图8可以看出，压力分布较为均匀。
图8 型腔内的压力分布
图9为锁模力时间曲线。从图9可以看出，所需最大锁模力约为0.5226t，故可根据此值选择合适注射机以获得足够的锁模力。
由于塑件的曲面较多，直接根据产品工程图进行模具设计比较困难，因此，利用Pro/E进行三维分模，生成三维型腔和型芯，可以免去传统设计方法中模具设计员对复杂型腔、型芯的二维和三维的空间想象，可以降低设计难度和模具加工难度，并可提高模具的设计精度。
三维分模的步骤如下:
(1)创建模具模型。图10所示为调入到Pro/E模具型腔中的塑件，本模具采用一模两腔。
一模两腔
(3)设置收缩率。按键塑件精度要求一般，原材料选取ABS塑料材料，其收缩率范围较小，按全尺寸收缩，设置收缩率为0.016。
(4)创建分型面。
(5)浇注系统的设计。
(6)创建浇铸件。首先以分型面分割模具体积块，分割出侧型芯体积块以及主型芯和型腔体积块，并抽取模具元件，最后创建浇铸件。
4 模具型腔的数控加工
将生成的模具型腔导人到MasterCAM软件中，设置好加工参数和刀具加工路径后，利用MasterCAM软件系统所提供的零件加工模拟功能，能够观察切削加工的过程，检测工艺参数的设置是否合理，零件在数控实际加工中是否存在干涉等，最终生成刀位文件，通过后置处理器生成NC代码。
5 结论
模具CAD/CAE/CAM技术是模具技术发展的一个重要里程碑。在模具开发中应用Pro/E软件建立产品实体模型，应用CAE技术对注塑成型过程进行模拟分析，进而优化工艺参数与模具结构，同时根据产品模型生成模具型芯、型腔。采用CAM软件编程加工可有效缩短制造周期、提高生产效率、解决制造瓶颈。通过CAD/CAE/CAM技术可以提高产品质量，缩短产品开发周期、有效地降低设计和开发成本，从而提升企业市场竞争的能力。
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