基于Pro/E中塑性顾问的电池盒后盖的塑性分析

　　模具CAE 技术在模具设计与制造中应用日益广泛，以Pro/Engineer 软件的CAE 辅助分析工具为平台，对电池盒后盖零件进行塑料充填模拟分析，分析结果为模具设计提出较好的建议，避免出现缺陷，缩短产品的开发周期。Pro/E 软件的CAD/CAM/CAE 集成系统使其在注塑模具计算机辅助设计中的应用优势尤为明显。

1、概述

　　在塑料加工行业中约有95%的产品靠模具生产，为降低塑件缺陷，提高塑件质量，降低废品率，塑料注射成型CAE商品化软件应用日益广泛。该文运用Pro/E软件中的CAE分析辅助工具——塑性顾问(Plastic Advisor)对电池盒后盖零件进行模拟分析，利用分析结果对模具设计过程提出有效建议。

2、CAE 技术应用的必要性

　　注射成型时，塑料在型腔中的流动和成型，与材料的性能、塑件的形状尺寸、成型温度、成型速度、成型压力、成型时间、模腔表面情况和模具设计等系列因素有关。因此，针对形状复杂、质量和精度要求较高的塑件，特别是新产品试制，对于一个具有丰富经验的工艺和模具设计人员来讲，也很难保证第一次设计出来的模具就能生产出合格产品。生产实际表明在试制过程中，常常需要反复调试和修改模具，有时甚至需要在总结试验数据的基础上重新进行模具设计，这样将导致产品开发周期长，成本高，影响产品的更新换代。而应用CAE技术，可以使新设计的塑件和模具一次试模成功率增大，解决诸如塑件翘曲变形、尺寸不稳定和模具加工周期长等问题，并降低加工成本。

　　CAE是用计算机对产品开发过程的形状、制图、分析、实验等一系列综合的工程作业，塑料模设计和制造的CAE是从狭义出发，主要是在设计模具之前对熔料的热、流动、物理性能和应力分析进行模拟。将工程设计、试验、分析、文件生成以及制造贯穿于产品研制过程的每个环节，以指导和预测产品在构思和设计阶段的行为。

　　大型三维软件Pro/Engineer 是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统。Pro/E的模具行业解决方案基于集成制造技术和并行工程技术，可以应用于各种模具的设计和制造[5-7]。其模具设计模块与其基础模块一起为塑料模具设计人员提供快速创建和修改完整模具零部件的功能。Pro/E提供了注塑模具设计模块(Pro/MOLDESIGN)、注塑模具设计专家(EMX)，能大大缩短模具设计人员花费在创造、指定和细化模架等部件的时间，提高工作效率。Pro/E还提供了CAE分析辅助工具——塑性顾问(Pro/Plastic Advi猠漀爀)，主要用来分析塑料在模具内的流动情况、温度分布及制品质量等[8,9]。掌握这些分析方法将减少设计者在模具设计过程中造成的一些不必要的失误，从而提高模具设计的可靠性。该文以电池盒后盖零件为实例对Pro/E的塑性顾问模块进行介绍和应用。本电池盒后盖零件最小壁厚为0.5mm，塑件最大外型尺寸为20mm，塑件的整体尺寸不大，塑料熔体流程不大，属于薄壁小型塑件，其结构如图1所示。

图1 塑件结构图

4、结论

　　Pro/E软件是全方位的3D产品专业CAD/CAM/CAE软件，为注塑模具设计提供了完整的解决方案，包括模具元件的设计和装配，塑料模具型腔的设计以及模架设计和塑性模拟分析。Pro/Plastic Advisor可以较好地模拟塑料的充填情况，预测材料在成型过程中可能产生的质量缺陷，获得最佳工艺方案和工艺参数，为模具设计提供有效建议，缩短产品制造周期，降低成本。Pro/E的集成CAD/CAM/CAE系统使到模具设计、析和制造各个的过程的模型数据无需转换则可在Pro/E里面直接完成，相对于利用其他CAE软件进行分析，避免了软件之间出现因数据转换造成的模型数据缺失的问题。利用Pro/Plastic Advisor进行塑件的塑性模拟分析的应用优势尤为明显。