前言
塑料機模板較重要的設計重點為模板剛性及重量。模板剛性決定模板平行度與成型品質(zhì)量；而決定模板剛性zui大的因素為模板厚度，越厚的模板會有越佳的剛性，相對有著更重的重量及越昂貴的材料本錢。
隨著計算機輔助工程（cae）技術的進步，透過計算機模擬可對模板進行結構分析，以模擬模板在實際受力情況下的強度及剛性變化情形，并針對結構較弱處給予補強；針對結構不受力處，予以移除，以達模板高剛性及輕量化的設計需求。
模板的強度、剛性與模板厚度的關系
模板平行度重要的指標為模板剛性，而模板剛性則與模板強度間互相影響，剛性與強度則與模板厚度有直接關系。模板厚度越厚，剛性越佳、重量越重且本錢越高。
模板強度指的是能承受的zui大應力。當模板所承受之zui大應力接近材料本身之答應應力時，當作動時間一久，可能由高應力處開始產(chǎn)生疲憊，進而破壞。通常zui大應力愈小，表示模板強度愈佳，愈不易產(chǎn)生破壞。
模板剛性所指的是模板抵抗變形的能力，剛性愈好，表示模板變形量愈小。模板的強度與剛性受其本身厚度的影響，增加厚度可有效進步模板的強度與剛性，相對的也進步模板重量及材料本錢，進一步的影響二板需快速運動的要求。因此要在強度、剛性與厚度間取得平衡，即模板受力后產(chǎn)生之應力值在答應應力范圍內(nèi)，且模板變形量也要在公道的范圍內(nèi)。
cae軟件在模板結構分析上的應用
模板強度及剛性的優(yōu)劣可經(jīng)實際測試及實驗量測而得知。然考慮到本錢、試作風險及設計時程等因素，無法針對不同規(guī)格、不同設計的模板進行測試，因此較有效益的方式是以cae軟件來進行模擬。
應力分布圖主要目的是判定是否有初始設計不良的題目。當模板有局部高應力值，代表這些部位有著應力集中現(xiàn)象，可針對這些部位適度加大圓角或改變厚度來分散及導引力流，以得到較均勻的應力分布。針對應力分布值較低的范圍，代表這些范圍并無承受應力（或承受較小的應力），故可將這些部份移除以進一步的減輕模板重量。
變形圖表現(xiàn)的則是模面變形值。越大的變形值代表著模具與模面間會產(chǎn)生越大的間隙，間隙產(chǎn)生處代表模具無法接受由模面?zhèn)鬟_的鎖模力，成型過程中漏料及產(chǎn)生毛邊的風險因而提升。
圖1頭板應力分布圖
以目前開發(fā)中的280噸雙色機為例。圖1為頭板在承受鎖模力后的應力分布圖。由圖1可知，當頭板承受鎖模力時，在模面與模具接觸部位會產(chǎn)生稍高應力值；至于模板結構肋處，除了兩翼應力稍大及局部應力集中外，整體應力分布還算均勻。圖2為頭板變形圖，由圖2可知，當頭板承受鎖模力時會產(chǎn)生橫向及縱向的結構彎曲，模面變形因此產(chǎn)生。
圖2頭板變形圖
應用實例
目前廠內(nèi)雖對280噸雙色機模板的變形值尚未訂出標準；然而為避免過度設計的情況產(chǎn)生，可考慮由既有機臺模板的變形值作為參考來決定新模板的厚度。
舉例來說，280噸雙色機頭板可用已量產(chǎn)的250噸油壓機頭板分析所得的變形量數(shù)據(jù)為下限；以280噸油壓機頭板分析所得的變形量數(shù)據(jù)為上限，盡可能的調(diào)整280噸雙色機模板厚度，把頭板變形量控制在此安全變形范圍內(nèi)。
圖3是在不考慮承載機架的情況下的整機變形圖。當我們以前述方式針對頭板、二板作完分析、設計修改流程之后，zui后則加進哥林柱、尾板、前后螺母、模具等，配合著頭板、二板一并進行分析以做為*的驗證。
圖3整機變形圖
廠內(nèi)分析部分曾針對250噸油壓機進行模板分析與實驗量測，由結果顯示在給定的量測點上，經(jīng)分析所得的模板變形值趨近于實際量測所得的模面變形值。
結論
綜合以上，模板設計開發(fā)過程，可先針對初始設計的各個模板進行分析，以模板分析所得的應力分布圖來進行細部修改。此目的除了要得到一受力均勻的模板外，可更進一步的修改結構肋以減輕模板重量；當細部尺寸決定，再以適當?shù)谋容^機種經(jīng)分析所得的變形答應范圍作為參考，調(diào)整新模板厚度使得模面變形量落于答應范圍內(nèi)，得到模板第二次，也是zui有效的減重；zui后則以整機分析來做驗證。
利用cae進行模板結構分析，可了解設計不足處以進行模板強度及剛性上的補強；透過客觀的比較模型，可在較少風險及節(jié)省材料本錢的情況下對模板進行輕量化設計。而以比較機種作為參考依據(jù)，則可確保新開發(fā)機種的結構設計日益強化，獲得精益求精的效果。