引言
塑料模CAD/CAE/CAM技術的重要性正逐漸被模具界所認識，其中塑料注射模應用軟件的發(fā)展十分引人注目，在工業(yè)界形成了一花獨放的局面。注射模軟件的發(fā)展可劃分為三個階段，第１階段為開發(fā)獨立運行的注射過程模擬軟件，第２階段為二維模具設計軟件與模擬軟件的集成，第３階段為三維模具設計與制造軟件及模擬軟件的集成。本文重點論述各個發(fā)展階段的工作內(nèi)容、特點、存在的問題及發(fā)展趨向。
澳大利亞Moldflow公司在1978年推出的基于有限差分方法的一維商品化流動分析軟件MF1.0，以及美國AC_Tech公司在1986年推出的基于有限元方法的二維商品化流動分析軟件C_Flow1.0是這一階段注射模軟件發(fā)展的兩個里程碑。在隨后的１０年里，ＭＦ和C_Flow軟件不斷地得以改進和完善，現(xiàn)已形成包括流動模擬、保壓分析、冷卻分析、內(nèi)應力分析、分子定向和翹曲變形預測等系列分析軟件，在國內(nèi)外模具界享有盛譽。華中理工大學模具技術國家重點實驗室目前推出的注射過程模擬軟件HS_CAE97具有自主版權。HS_CAE97系統(tǒng)在Windeow95/NT環(huán)境下運行，在OpeGL／GUI軟件的支持下，采用了面向對象的程序設計方法和曲面造型方法。該系統(tǒng)在軟件結構設計上，制訂了一個能在多個軟、硬件平臺上運行的通用用戶管理系統(tǒng)ＵＩＭＳ，能將應用軟件和系統(tǒng)開發(fā)資源完全屏蔽，保證了良好的可移植性和可維護性。HS_CAE97的主要功能與特點為:（１）先進的三維曲面造型系統(tǒng)。（２）三角形網(wǎng)格的自動劃分和優(yōu)化。（３）統(tǒng)一的窗口界面風格。（４）注射流動、保壓和冷卻過程分析軟件的集成。（５）計算結果與實驗實測相吻合。圖１HS_CAE97系統(tǒng)的組織結構這一階段開發(fā)的軟件由于數(shù)學模型和算法的局限性，無論是國外的ＭＦ和C_Flow，還是國內(nèi)的HS_CAE97都存在著以下缺點和問題：
?。ǎ保┍M管所有軟件都采用了三維可視化技術，但這些軟件所基于的數(shù)學模型在實質上都是二維模型。由于數(shù)學模型過于簡化，導致分析結果不精確，在許多情況下所獲得的分析結果只能定性，不能定量，翹曲分析軟件便成為無源之水。
（２）由于算法的局限性，流動、保壓及冷卻軟件均需采用中性面來分析。所謂中性面是假想的位于模具型腔和型芯中間的層面，用戶直接由塑料制品來構造中性面已深感困難，若依據(jù)型腔和型芯圖形來生成中性面則更是難上加難。長期以來，中性面的生成一直是運行注射過程分析軟件的攔路虎。
?。ǎ常┻\行流動和冷卻分析軟件時，必須事先知道模具澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)的布置方案和注射工藝條件，在缺少這些初始數(shù)據(jù)的情況下，分析軟件的使用價值和效率便大打折扣，單純依靠嘗試法即使是反復運行這些分析軟件也不一定能獲得合適的技術方案和工藝條件。
?。ǎ矗┻@些獨立開發(fā)的分析軟件的曲面造型和編輯功能具有相當?shù)木窒扌?，其造型的方便程度和應用的覆蓋面遠不能和著名的商品化CAD/CAM系統(tǒng)（如Pro_E、CADDS5、UGⅡ）相比。
?。ǎ担┯缮唐坊疌AD/CAM軟件生成的塑料制品幾何模型或型腔與型芯的幾何模型一般都不能自動生成中性面，二次輸入不可避免，為此常要耗費用戶大量的精力和時間。
?。扯S模具設計軟件與分析軟件的集成
近１０年來，計算機繪圖和自動編程技術在模具界的普及程度越來越高，在CAD/CAM技術日新月異的９０年代，人們已不滿足僅將計算機作為繪圖和編程的工具，而迫切希望在同一軟件環(huán)境下，既要有繪圖功能，又要有設計、計算、分析和加工的功能，模具CAD/CAM/CAE的集成系統(tǒng)便應運而生。華中理工大學模具技術國家重點實驗室在成功開發(fā)注射過程分析模擬軟件的基礎上，采用在塑料模具界應用最為廣泛的商品化二維軟件AutoCAD，實現(xiàn)了二維模具設計軟件與模擬軟件的集成。HSCAD 2.0的全部程序均是在AutoCAD提供的ＡＤＳ開發(fā)平臺上采用Ｃ語言編寫的，為用戶提供了統(tǒng)一的人機界面，除了AutoCAD本身的功能外， HSCAD 2.0包括了模具結構設計子系統(tǒng)、結構及工藝參數(shù)計算校核子系統(tǒng)、塑料注射流動、保壓與冷卻模擬子系統(tǒng)、數(shù)控線切割編程子系統(tǒng)、建庫工具和設計進程管理等模塊，所以程序均能在AutoCAD的環(huán)境下集成運行。