文献综述
我们日常生产、生活中所使用到的各种工具和产品，大到机床的底座、机身外壳，小到一个胚头螺丝、纽扣以及各种家用电器的外壳，无不与模具有着密切的关系。模具的形状决定着这些产品的外形，模具的加工质量与精度也就决定着这些产品的质量。因为各种产品的材质、外观、规格及用途的不同，模具分为了铸造模、锻造模、压铸模、冲压模等非塑胶模具，以及塑胶模具。而塑料模具的作用在于制造各种塑料制品，如电子、家电、电脑、照相机、电机产品、通讯器材、交通器材、建筑器材、容器等，但凡塑料零部件件皆需用到塑料模具，近年来以电子、电脑，通讯业使用塑料模具最多。模具是工业产品生产用的重要工艺装备,现代工业生产离不开模具,模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，特别是在汽车、摩托车、轻工、电子、航空等行业尤为突出。而作为制造业基础的机械行业，根据国际生产技术协会的统计，到2000年，机械制造工业的零件生产中粗加工的75%和精加工的50%都由模具成形完成。单就汽车产业而言，一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元，而当汽车更换车型时约有80%的模具需要更换。另外，电子和通信产品对模具的需求也非常大,在发达国家往往占到模具市场总量的20%之多。电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、通信和军工等产品中，60%~80%的零部件都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表现出来的高精度、高复杂性、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法无法比拟的[1]。模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和开发能力，因此模具工业已经成为国民经济的重要基础工业。模具工业发展的关键是模具技术的进步。模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一。世界上许多国家，特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备提高模具制造水平，并且已经取得了显著的经济效益。模具工业在经济繁荣和经济萧条时都不可或缺，经济发展快时产品畅销，自然要求模具相适应;而经济发展滞缓时期，产品不畅销，企业必然千方百计地开发新产品，这同样会对模具带来强劲需求。因此，模具工业被称为不衰的工业[2]。
在国外模具行业，注射模CAE技术研究起步较早且技术已相当成熟[3]。为了提高塑料模具的质量、缩短模具的设计和制造周期，发达工业国家从20世纪80年代中期开始广泛使用计算机对塑料模具进行辅助设计。计算机辅助设计(Computer Aided Design)、计算机辅助制造(Computer Aided Manufacture)和计算机辅助工程(Computer Aided Engineering)可以实现模具设计各个环节的定量计算和数值模拟分析[4]。CATIA是法国达索公司的产品开发旗舰解决方案。作为PLM协同解决方案的一个重要组成部分，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，并支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程[5]。Fluent是目前国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用[6]。
随着计算机技术的高速发展，我国对注射模CAE技术的研究也逐步展开[7]。尽管在过去的十几年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与发达工业国家相比仍然有较大差距。例如CAD/CAE/CAM技术的普及率不高，许多先进的模具技术应用还不够广泛等。我国CAD产业有了突破性进展，开发了百余种商品软件，像CAXA、高华CAD、开目CAD、金银花等等，但其中优秀的CAD/CAM系统很少。仅有少数CAD/CAM软件带有针对模具行业的模块，比如Caxa提供的专业注塑模具设计与绘图软件[8]。Caxa注塑模设计师具有电子图板的全部功能，实现了图形绘制、资料查询、公式计算模具作为一种高效率的工艺装备[9]。在当今模具行业中，塑料注射成型又是其中主要的加工方法之一。由于机械零件多品种小批量的生产趋势，传统的制模方法已经不能满足要求，从而促进CAE技术在模具行业中的应用[10]。美国公司推出的软件可以利用其模具设计模块以及其外挂程序迅速完成模具整体结构设计并进行塑料流动分析以提高塑件质量[11]。
我国模具工业近几年更是获得了飞速的发展，尤其是塑料模具。在模具设计和制造水平上都有了长足的进步[12]。通过近年来引进国际先进技术和加工设备，塑料模具的制造水平比十年前前进了一大步[13-14]。我国在这十多年中注塑模具虽然取得了令人瞩目的发展，但在模具设计方法、模具加工普及率、注塑成型的大型装备和成型工艺等许多方面与发达国家相比仍有较大的差距。精密加工设备在模具加工设备中的比重还比较低CAD/CAE/CAM技术的普及率不高[15-17]。许多先进的模具技术应用还不够广泛，尤其在大型、精密、复杂和长寿命模具技术上存在明显差距。这些类型模具的生产能力不能满足国内需求，需要大量进口[18]。
2.研究意义与价值
中国经济的持续高速发展，为模具行业的发展提供了广阔的空间，但同时也使得行业内的竞争更加激烈。模具技术水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志[19]。
近几年，世界模具市场总体上供不应求，市场需求量维持在每年1000亿美元至1500亿美元，其中美国、日本、法国、瑞士等国一年出口模具约占本国模具总产值的1/3。同时，我国的模具产业也迎来了新一轮的发展机遇，模具产业总产值保持15%的年增长率，模具及模具标准件出口量不断增加。我国模具行业的企业数量和职工总人数已跃居世界第一，模具行业的生产规模已占世界总量的近10%，位居世界前列。因此，研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义[20]。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则冠之为“加工工业中的帝王”、所有工业的“关键工业”；欧美其他一些发达国家模具被称为“磁力工业”；日本把模具誉为“进人富裕社会的原动力”、“模具是整个工业发展的秘密”，其模具年产值达到13000亿日元，远远超过日本机床总产值9000亿日元。如今，世界模具工业的发展已经超过了新兴的电子工业[21]。模具水平的高低，决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，已成为衡量一个国家制造水平高低的重要标志，由此可见模具工业在各国国民经济中的重要地位[22]。可以预言，随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义[23]。
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