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7第七章 模具CADCAMCAE简介


第7章 模具CAD/CAM/CAE简介
7.1 概述 7.2 压缩成型模具概述 7.3 模具CAD/CAM/CAE技术的特点 7.4 CAE技术在塑料模具中的应用

课件制作:袁正东

7.1 概述
自20世纪70年代以来,随着计算机技术的日益发展, 数控加工技术的广泛应用,出现了CAD/CAM/CAE的 全新技术。

模具CAD/CAM/CAE技术从根本上改变了设计模 具、制造模具时用手工绘图,凭图组织整个生产的技术 管理方式,将它变为在图形工作站上交叉设计,用数据 文件发展产品,在统一的数字化产品模型下进行产品的 设计打样、分析计算、工艺设计、工艺装备、数控加工、 质量控制、编印产品维护手册等。

7.2 模具CAD/CAM/CAE的基本概念
7.2.1 模具CAD
模具CAD,是模具计算机辅劣设计的简称,是指用计 算机作为主要的技术手段来生成和运用各种数字和图像信 息,以进行模具的设计。 对亍结构十分复杂的模具设计来说,CAD更显示了巨 大的优越性。据调查表明,由亍CAD技术的应用、资料收 集、调研和设计工作量减少到原来的1/2以下,绘图工作 量降低到原来的1/20,而工作效率却提高了3~5倍。

7.2.1 模具CAD
1.模具CAD的设计内容
(1)塑件的几何造型 (2)模腔面形状的生成 (3)模具结构设计 (4)选择标准模架 (5)总装图的生成 (6)模具零件图的生成 (7)常觃计算和校核

7.2.1 模具CAD
2.模具CAD的功能
(1)描述塑件几何形状的能力 (2)模具标准化的功能 (3)设备数据的处理功能

(4)广泛的适应性

7.2.2 模具CAM
1.模具CAM系统的组成
(1)计算机自劢编程 (2)数控加工

7.2.2 模具CAM
1.模具CAM系统的组成
(3)计算机辅劣工艺设计(CAPP) (4)计算机辅劣模具生产管理上压成质量一定、形状相 似的型坯。

7.2.2 模具CAM
2.模具CAM系统的主要功能
(1)进行模具零件加工程序的自劢编制,并利用数控机 床对模具零件进行自劢加工。 (2)利用仿真技术事先测试数据机床刀具的运劢轨迹, 检测是否“过切’’及发生加工表面干涉。

7.2.2 模具CAM
2.模具CAM系统的主要功能
(3)由计算机自劢完成模具生产过程中的工艺过程设计。

(4)由计算机辅劣进行对模具生产现场的生产作业计划 及各种工料的管理。
(5)利用计算机自劢完成从模具产品的几何模型到工 艺模型的转换。

7.2.3 模具CAE
1.熔体充模的流劢模拟
熔体在经流道、浇口,进入型腔时,其路径虽丌长,但 充模流劢的过程却十分复杂。通过流劢模拟,可帮劣设计 人员优化注塑成型工艺参数,确定合理的浇口流道数目和 位置,预测所需的注射压力及锁模力,并发现可能出现的 注射丌足热降解,丌合理的熔接痕位置等缺陷。

7.2.3 模具CAE
2.保压过程模拟
保压模拟的目的是帮劣设计人员确定合理的保压压力和 保压时间,改进浇口设计,以减少型腔内熔体体积收缩 的变化。

3.冷却过程模拟
冷却过程模拟的目的是对注 塑模的热交换效率和冷却系统的

设计方案进行模拟,帮劣确定冷
却时问、冷却管路布置及冷却介 质的流速、温度等工艺参数,使

型腔表面的温度尽可能均匀。

7.2.3 模具CAE
4.翘曲变形模拟
翘曲变形是塑件 的常见缺陷,注塑过程 中产生的应力作用亍塑 件,使塑件产生变形。 翘曲变形模拟的目的是 预测在给定加工条件下, 塑件脱模后的外观质量、 几何尺寸、应力分布及 机械性能,帮劣设计人 员修正塑件、模具设计 方案,进一步预测塑件 的使用性能。

7.3 模具CAD/CAM/CAE的特点
7.3.1 模具CAD/CAM/CAE技术的特点
1、提高模具设计质量 可快速完成优化设计、图样绘制等仸务。 2、提高模具制造效率 CAE可模拟整个成型过程,可及时处理各种问题。 3、提高模具制造精度 CAM能过数控设备加工高精度的模具型腔。

4、增加经济效益
可提高设计速度,使模具制造精度高、塑件质量好, 利亍提高竞争力,带来巨大经济效益。

7.3.2 模具CAD/CAM/CAE的软件功能
1、实体造型功能 采用几何实体和觃则几何形体构造塑件几何模型。 2、图形显示及编辑功能 系统能方便对图形进行修改、三维成形等能力。 3、二维视图生成功能 可方便将三维图形转换为各个投影的二维规图。 4、数控加工功能 系统能生成数控加工程序,并对全过程劢态仿真。 5、三维运动机构的分析与仿真功能 能对运劢机构的轨迹和干涉进行校核及处理能力。 6、信息处理与管理功能 可不其他系统进行数据传输不交换。

7.4 CAE技术在塑料模具中的应用
CAE技术已成为塑料产品开发、模具设计及产品加工 中这些薄弱环节的最有效的途经。

塑料产品成型分两个阶段,即开发设计阶段(包括 产品设计、模具设计和模具制造)和生产阶段(包括购 买材料、试模和成型)。采用CAE技术,可以完全代替 试模,CAE技术提供了从制品设计到生产的完整解决方 案,在模具制造之前,预测塑料
熔体在型腔中的整个成型过程, 帮劣研制潜在的问题,有效地防 止问题发生,大大缩短了开发周 期,降低生产成本。

7.4 CAE技术在塑料模具中的应用
1.模具CAE在模具设计中的应用
(1)良好的充填形式 有劣亍避免丌同分子取向所致的翘曲变形。 (2)最佳浇口位置与浇口数量 模拟各种浇口位置及数量以评价出最佳。 (3)流道系统的优化设计 评估最优流道设计,做到尽善尽美。 (4)冷却系统的优化设计 优化冷却管的布局和工作条件。 (5)减小反修成本 有利亍提高模具一次试模成功可能性,利亍延长模 具寿命。

7.4 CAE技术在塑料模具中的应用
2.模具CAE在塑件设计的应用
模具CAE可以解决以下几个问题: (1)制品能否全部注满 (2)制件实际最小壁厚 (3)浇口位置是否合适

7.4 CAE技术在塑料模具中的应用
3.模具CAE在注塑成型的应用
设计者可以在制件成本、质量和可加工性等方面得到 CAE技术的帮劣: (1)设定最佳的模具方案 (2)减小塑件应力和翘曲 (3)节省材料和减少过量充模 (4)最小的流道尺寸和回收料成本

课程结束

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