CAD_CAM_CAE技术在模具开发中的应用

ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术在模具开发中的应用邓小红，雷云进，陈巧莲（郴州职业技术学院北院，湖南郴州４２３０００）【摘要】文章介绍了ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术在模具开发中的应用，阐述了ＣＡＤ数据模型的转换和ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术可以显著缩短生产周期，提高经济效益。

【关键词】模具；设计；ＣＡＤ；ＣＡＭ；ＣＡＥ；数据转换；应用【中图分类号】ＴＧ７６【文献标识码】Ａ【文章编号】１００８－１１５１（２００６）０６－００４４－０２大众科技ＤＡＺＨＯＮＧＫＥＪＩ２００６年第６期（总第９２期）Ｎｏ．６，２００６（ＣｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙＮｏ．９２）随着科学技术的高速发展，高新技术在模具生产领域的应用越来越广。

特别是在市场的激烈竞争中，企业的产品开发和更新愈来愈快，甚至每年要生产多个品牌的产品，投放市场，参与竞争。

因此，与之配套的模具也不例外，而大部分产品百分之八十以上的零部件需要模具加工。

这样一来，模具的需求量成倍增加，其生产周期愈来愈短。

而模具生产，是多品种小批量生产，乃至单件生产。

其特点为品种多样化；生产过程多样化；生产能力复杂化。

为解决这一问题，首先要普及ＣＡＤ技术，再则要提高其应用软件的档次，例如从ＡｕｔｏＣＡＤ为主流逐步发展到以Ｐｒｏ／Ｅ、ＵＧⅡ、ＣＡＴＩＡ等大型工程软件为主。

这样所有的装配过程以及运动的干涉，都在计算机上模拟进行，提高了产品的开发速度，降低了成本。

利用现代的ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术，才是模具经济、快捷的开发制造技术，也是其发展的方向。

一、模具的设计（一）图形设计１．直接通过ＣＡＤ／ＣＡＭ进行图形设计。

随着科学技术的发展，模具的开发和生产，将大量采用计算机技术和数控技术，ＣＡＤ／ＣＡＭ技术在模具的生产中，将普遍采用。

经过市场调查及其周密的研究，进行生产决策，下达生产计划及实施措施，紧接着进行模具的开发。

设计者使用模具ＣＡＤ工作站，完成工模具设计中的造型、计算、分析以及绘制工程图，而且可在设计阶段对产品性能进行评价，可使设计者从繁重的绘图中解放出来，能有更多的时间作创造性的工作，从而设计出优质模具。

在我们职业技术学院中，工模和数控专业的学生就需在这一环节下苦功，熟悉模具ＣＡＤ工作站，能熟练设计和绘制出所需模具图形。

２．利用现有客户提供的ＣＡＤ数据模型，转换成所需图形。

模具企业有的客户提供绘制好的图形。

客户方和模具企业制造方若使用不同的软件，就会出现图纸数据交流的困难。

这需要解决数据接口问题。

因为大多数ＣＡＤ程序有其各自不同的数据库形式而不能和其它程序共用几何数据。

因此客户方的ＣＡＤ的几何体必须翻译成模具企业制造方的接受程序能读取的东西。

通常的办法是使用通用几何体转换标准如“ＩＧＥＳ”或“ＳＴＥＰ”以及一些专用的转化器。

图纸交流也通过转换成普遍能读的文件如ＤＸＦ，ＴＩＦ，ＰＤＦ等等。

不过，到现在为止，还没有一种方法能涵盖所有几何转换问题。

市场上也有专门转换并修理的软件如ＣＡＤｆｉｘ能解决一定程度的问题。

以下为一转换实例：如客户使用的软件为ＣＡＴＩＡ软件，提供的文件类型为＊．Ｍｏｄｅｌ，要转变为可供Ｐｒｏ／Ｅ与ＤＥＬＣＡＭ使用的文件类型，可采用ＤＥＬＣＡＭ软件提供的专用ＣＡＴＩＡ接口，避免了使用ＩＧＥＳ转换造成曲面错误。

这样转换后的模型圆滑光顺，只有少量的变形，可以进行下一步的设计与制造。

（二）ＣＡＥ分析模具ＣＡＥ技术经过短暂的时间，已用在注塑模、压铸模、锻模、挤压模、冲压模等模具的优化，并在实际中指导生产。

注塑模ＣＡＥ主要包括模具结构分析、运动分析、装配及干涉检查、成型过程分析等。

压铸模ＣＡＥ目前主要以压铸件充型的流场数值模拟、压铸模／压铸件温度场模拟、压铸棋／压铸件应力场数值模拟为主。

挤压模ＣＡＥ主要对生产过程中模具的变形过程、应力场和温度场分布及变化、摩擦与润滑等间题，进行了大量的分析和实验，实现模具的优化设计。

下面再以注射成型为例，说明ＣＡＥ的应用。

其充模流动过程是一个相当复杂的物理过程，高温塑料熔体在压力的驱动下通过流道、浇口向型腔内充填，将型腔内的气体排出，这需要确定排气的位置：多股流料在某处汇合会形成熔接痕，这需要确定熔接痕的位置，等等这些以前需要经过多次试模之后才能够得到圆满解决，浪费了资源，延长了模具生产周期。

现在这些可以通过计算机辅助工程来解决（ＣＡＥ），在计算机上进行塑料熔体的液态流动性分析，确定浇口的位置、大小，排气的位置，熔接痕的位置，以及可能产生充模不满的位置，这样在模具设计时就可以采取有效手段来避免这些问题的产生。

（三）分割与装配模具，产生模具的二维图纸确定分型面就可以生成动、定模镶块以及滑块，并且在计算机上进行合模试验，检查是否有合模干涉现象。

同时进行脱模角的检查，以确认是否有由于产品的放置位置不合理而产生倒拔模角的现象，防止在注塑成型结束后塑件从模具中取不出。

另外设计者还要根据零件的寿命、强度、更换性等因素确定镶块、拼块等方案。

装配模具的目的是在装配的过程中修改各模具元件，如滑块的大小、斜导柱和斜楔（下转第７７页）【收稿日期】２００６－０３－１５【作者简介】邓小红（１９６９—），女，郴州职业技术学院讲师，研究方向：机械设计、ＣＡＤ／ＣＡＭ的教学与研究。

４４－－（上接第４４页）孔的位置等，定出最终的模具元件图。

再将之产生二维图纸。

至此，模具的设计已告一段落。

二、模具的制造最后就是模具的制造过程了。

向模具ＣＡＭ工作站传送模具的数据资料。

使用模具ＣＡＭ工作站，对模具进行工艺分析和工艺处理，出工序图、工序卡，编制数控ＮＣ程序，向三坐标测量机发送质量监控指令信息资料，生产过程控制计算机。

对整个生产过程进行指挥、调节和控制，使模具的生产有条不紊地进行。

例如，将模具的简单零部件分配给与之相适应的普通机床加工，复杂零部件分配给数控机床加工中心制作，难制作的异形沟、槽等零部件的工序由电加工机床完成，以及有特殊要求的零部件热处理的安排，质量控制三坐标测量机对生产过程的各环节进行质量监控在得到合格模具零部件的前提下，进行模具总装，完成模具的开发生产。

采用这种开发制作技术，可以很大程度地缩短模具的生产周期，并且使其综合质量至少提高一个数量级。

这在不少公司的复杂模具开发生产中已得到验证。

三、结语这样一套模具的开发（设计及制造）全过程已完成，利用先进的ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术进行模具的设计与制造，不仅省事、省力，实现了无图纸化加工，而且最为重要的是保证了模具制品的准确性，减少试模的次数，缩短模具的设计及生产周期。

更为重要的是成功的与国际ＣＡＤ行业接轨，适应了国际ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ技术的要求。

【参考文献】［１］陈国聪，杜峥．机械ＣＡＤ／ＣＡＥ应用技术基础［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００２．［２］张建钢，胡大泽．数控技术［Ｍ］．武汉：华中科技大学出版社，２０００．［３］姚建国，吕栩权，等．ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ／ＰＤＭ技术，技术开发与创新［Ｍ］．南京：东南大学出版社，２０００．ｏｌｅ＿ｃｏｍｍ．ｏｂｊｅｃｔ．ＰｏｒｔＯｐｅｎ＝ｔｒｕｅｏｌｅ＿ｃｏｍｍ．ｏｂｊｅｃｔ．ｒｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＝２４ｏｌｅ＿ｃｏｍｍ．ｏｂｊｅｃｔ．ｉｎｐｕｔｌｅｎ＝２４ｏｌｅ＿ｃｏｍｍ．ｏｂｊｅｃｔ．ｉｎｐｕｔｍｏｄｅ＝０在ＯＬＥ＿ｃｏｍｍ控件的Ｏｎｃｏｍｍ事件里添加程序代码，（以下是部分程序代码）ｓｔｒｉｎｇｌｓ＿ｔ，ｌｓ＿ｔ１ｃｈｏｏｓｅｃａｓｅｏｌｅ＿ｃｏｍｍ．ｏｂｊｅｃｔ．ｃｏｍｍｅｖｅｎｔｃａｓｅ２ｏｌｅ＿ｃｏｍｍ．ｏｂｊｅｃｔ．Ｒｔｈｒｅｓｈｏｌｄ＝０ｉｎｔｉｉｉｎｔｗ１，ｗ２，ｗ３，ｆｌａｇ１，ｆｌａｇ２，ｔ１，ｔ２，ｔ３ｓｔｒｉｎｇａ１，ａ２，ａ３ｌｓ＿ｔ＝ｏｌｅ＿ｃｏｍｍ．ｏｂｊｅｃｔ．ｉｎｐｕｔｆｏｒｉｉ＝１ｔｏ２４ｆｌａｇ１＝ａｓｃ（ｍｉｄ（ｌｓ＿ｔ，ｉｉ，１））／／取字节的数值ｉｆｆｌａｇ１＝２ｔｈｅｎ／／判断是否为起始位ｉｉ＝ｉｉ＋２ｓｔ＿１．ｔｅｘｔ＝ｓｔｒｉｎｇ（ｌｏｎｇ（ｍｉｄ（ｌｓ＿ｔ，ｉｉ，６）））ｉｉ＝２４ｅｎｄｉｆ……ｅｎｄｃｈｏｏｓｅ四、称重管理系统的实现配套开发的称重管理软件运行于Ｗｉｎｄｏｗｓ９８及以上平台，用功能强大的开发工具ＰＢ和Ｏｒａｃｌｅ编程实现。

系统主要功能即将汽车衡称量出的车辆的各种重量数据，通过称重管理系统的处理，实现自动打印所需磅单及各种统计报表。

再通过企业内部完善的ＥＲＰ管理信息系统，实现票证信息的网络资源共享。

本称重管理系统由六个独立的功能模块组成。

分别为：称重、数据管理、统计报表、词组预制、系统配制及系统退出模块。

六个模块的功能分别为：１．称重子菜单功能：实现数据采集，可以称取货物的重量，一次是皮重，一次是毛重，无先后顺序，系统自动识别。

２．数据子菜单功能：可以实现对皮重库、未完车辆、称重数据以及作废数据进行浏览，还可以清除数据、备份数据、恢复数据、以及导出数据。

３．统计报表子菜单：对皮重库表、详细清单可按日、周、月、季、年进行灵活统计、多重查询。

４．词组预置子菜单：对货车车牌、货物名称、货物价格、发货单位、收货单位及运输单位名称预先输入。

５．系统配置子菜单：对磅单格式、联数以及其它参数进行设置，还可更改口令、设置管理员、设置操作员及配置串行口。

６．退出系统：可重新登录或退出系统。

五、结语在计算机高速发展的今天，要将计算机强大的功能运用于实际生产中，数据采集是关键，只有仪器、仪表与计算机之间能通讯、将仪表检测结果采集入计算机，才能运用软件编程的方法，实现计算机控制及计算机管理。

本文具体介绍了关于串口通讯的各方面的知识及其具体实现方法，虽针对称重管理系统实现的，但对具有标准ＲＳ－２３２串口的仪器、设备要实现与微机进行串口通讯，本文介绍的方法具有通用性。

此系统在实际生产中运用效果良好且系统运行十分稳定。

【参考文献】［１］刘瑜．Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下串行通讯程序设计［Ｊ］．自动化与仪表，２０００，⑶．［２］李鹏．计算机通讯技术及其程序设计［Ｊ］．西安电子科技大学出版社，１９９８，⑴．７７－－。