CAD_CAE技术在塑料模具设计中的应用_张春吉
CADCAE技术在模具设计中的应用
CAD/CAE技术在模具设计中的应用模具行业试国家工业发展的重要基础行业,各种先进技术应首先应用于模具行业,CAD/CAE技术作为一项重要的技术手段,正越来越广泛地在模具行业得以应用。
本文阐述了CAD/CAE技术的发展历程,以及在模具结构设计和分析过程中的一般应用形式,阐述了CAD/CAE技术的应用中的发展趋势。
关键词:模具设计;CAD;CAE随着科学技术的不断进步和社会的高速发展,产品更新换代越来越快。
无论是工业产品还是家电产品,大多数应用模具成型。
因此,产品对模具的精度要求越来越高、越来越普及。
由于模具是典型的技术密集型产品,为了表达清楚设计意图,设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、顶杆、滑块等结构相对固定的零部件。
目前,CAD/CAE的发展,为广大模具设计人员提供了方便。
特别是近几年来,模具CAD/CAE技术发展很快,应用范围日益扩大,并取得了可观的经济效益。
1模具CAD/CAE的基本概念CAD:(ComputerAidedDesign)是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行总体设计、绘图、工程分析与技术文档等设计活动的总称,是一项综合性技术。
CAE:(ComputerAidedEngineering)即计算机辅助工程技术,是以现代计算力学为基础,以计算机仿真为手段的工程分析技术,是实现模具优化的主要支持模块。
对于模具CAE来讲,目前局限于数值模拟方法,对未来模具的工作状态和运行行为进行模拟,及早发现设计缺陷。
2CAD/CAE技术的发展过程2.1CAD技术的发展过程(1)20世纪50年代后期至70年代初期,此阶段为初级阶段——线框造型技术。
(2)20世纪70年代初期至80年代初,此阶段是第一次CAD技术革命——曲面(表面)造型技术。
(3)20世纪80年代初期至80年代中期,此阶段是第二次CAD技术革命——实体造型阶段。
(4)20世纪80年代中期至90年代初期,此阶段是第三次CAD技术革命——参数化技术。
在塑料模具设计中CAD/CAM/CAE的应用
在塑料模具设计中CAD/CAM/CAE的应用作者:吴静来源:《中小企业管理与科技·学术版》2008年第09期摘要:本文论述了Pro/E在模具设计中的应用关键词:塑料CAD/CAE/CAM模具设计一、前言塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程,它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和模塑生产等几个主要方面,它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成,它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。
传统的手工设计、制造已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。
计算机技术的运用,正在各方面取代传统的手工设计方式,并取得了显著的经济效益。
塑料模具CAD集成技术是一项先进的模具制造技术,它的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工、抛光和配试模以及快速成形制造等,各个环节所涉及的CAD单元技术又包括产品外形的快速反求、结构分析与优化设计、辅助制造、加工过程虚拟仿真、产品及模具的快速成形、輔助工艺过程和产品数据管理技术等。
塑料模具CAD集成技术,就是把塑料模具在制造过程中所涉及的各项单元技术集成起来,统一数据库和文件传输格式,实现信息集成和数据资源共享,从而大大缩短模具设计的制造周期,提高制模质量。
二、塑料制品及模具结构设计进行塑料模具设计制造的第一步是塑料产品的设计。
现代设计方法是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型,根据产品的三维模型进行模具结构设计及优化设计,再根据模具结构设计三维模型进行加工编程及编制工艺计划。
而商品化三维CAD造型软件如Pro/Engineer、UG、CATlA等为设计师提供了方便的设计平台,其强大的曲面造型和编辑修改功能以及逼真的显示效果使设计者可以运用自如地表现自己的设计意图,真正做到所想即所得,而且制品的质量、体积等各种物理参数一并计算保存,为后续的模具设计和分析打下良好的基础。
同时,这些软件都有专门的注塑模具设计模块,提供方便的模具分型面定义工具,使得复杂的成型零件都能自动生成,而且标准模架库、典型结构及标准零件库品种齐全,调用简单,添加方便,这此功能大大缩短了模具设计时间。
CAD/CAE技术在模具设计中的运用
CAD/CAE技术在模具设计中的运用摘要本文介绍了计算机辅助技术CAD/CAE在模具设计和制造中的应用。
设计人员和工艺人员通过CAD/CAE技术,对制品结构、流道设计,浇口位置、工艺参数等进行有限元分析和运算,有效的节约了资源,同时缩短了研发的周期,对企业产品竞争力的提升做出积极的贡献。
关键词CAD;CAE;Moldflow;模具设计0 引言由于产品制造业的高速发展,商品朝着多元化和功能化方向发展,为了适应市场竞争,企业对产品的研发和生产提出了更高的要求。
现代企业运用目前较为成熟的CAD/CAE技术来研发产品,不仅能够缩短研发周期,而且能够实现产品和加工工艺的最优配置。
CAD/CAE工程技术诞生于上世纪80年代末期,是集成计算机辅助设计CAD(Computer Aided Design)和计算机辅助工程CAE (Computer Aided Engineering)“设计+评估”于一体的最新产品研发技术[1]。
该技术在工业上的运用有效的利用和整合资源,同时也保证了产品的质量。
按照传统的模具设计和加工方法,这个过程主要依靠设计人员积累的经验和工艺人员的技巧,缺乏相应的数据做支撑,产品设计合理性只有在模具投入生产之后才能进行论证,从而提高了研发成本,造成资源的浪费[2]。
本文从CAD/CAE技术、CAD/CAE软件、模具设计基本流程三个方面对CAD/CAE技术应用的发展现状进行综合性介绍。
1 CAD/CAE技术简介在注塑成型中,许多因素会影响最终成型制品的各项性能指标。
这些因素主要包括:产品结构设计、模具设计、熔体流动、工艺参数,注塑机的性能等。
CAD/CAE在工业生产中的投入,设计人员便可以直接通过计算机辅助工程(CAE)来预测制品力学性能、熔接痕位置、浇口位置等。
通常情况下,在注塑成型中,型腔里的聚合物的状态和变化过程直接影响最后一部分的性能和质量。
模拟聚合物加工,预测熔体的状态和变化来设计模具和制定参数是一种聚合物加工领域中的重要方法。
CAD技术在塑料模具设计中的应用
CAD技术在塑料模具设计中的应用【摘要】随着我国经济社会的快速发展,塑料模具在人们日常生活中的使用也越来越普遍,它的推广给人们的生活带来了极大的便利。
本文首先分析了CAD技术与塑料模具的发展现状,然后分析了CAD技术在塑料模具设计中的具体应用,以供参考。
【关键词】CAD 技术;塑料模具;应用探讨引言在过去20年中塑料工业发展非常迅速,早在十多年前,钢铁和有色金属的年产量总和就已经赶不上塑料的年产量了。
塑料制品不仅用于汽车、仪器仪表、航空航天和机电制造等主要行业更广泛应用于人们日常生活的各个领域。
因此,塑料模具在整个模具行业中占有非常重要的地位,未来我国模具行业进行产业调整后,塑料模具份额将继续增加,这是有关专家根据国内外模具市场的发展水平提出的预测。
现在在塑料模具设计和制造过程中,CAD的作用是利用计算机完成制图、实体造型、几何模具设计等工作,随着塑料制品在家电、电子、机械等生活用品中的应用越来越广泛,对塑料模具的设计和制造要求也越来越严格。
传统的手工设计和制造方法已经不能满足产品开发的需要,传统的缺点是误差大,返工严重,因此计算机辅助设计程(CAD)技术的发展正是适应了这一目的和实际要求。
1 塑料模具设计中的CAD技术塑料产品设计作为塑料模具设计制造的第一步。
设计师在计算机上首先可以直接创建产品的三维模型。
然后,我们可以根据产品的三维模型在进行模具的结构设计和优化设计。
现在市面上存在Pro/E、UG、CATIA等3D CAD建模软件,他们的出现为设计师提供了便捷的设计平台。
3DCAD建模软件提供了强大的曲面建模、编辑和修改等功能能够实现所见即所得让设计师可以自由表达他们的设计思想。
另外他还可以将产品质量、外观尺寸等物理参数一起计算存储,为后续模具设计和分析工作的展开提供了依据。
他们还有专门的设计模块,为模具提供分割线工具,这一工具可以自动生成复杂的模具零件,提高设计效率。
软件开发商还提供了标准模架库、典型结构和标准件库,参数化修改,访问方便。
CAD/CAE/CAM技术在塑料模具设计课程教学中的应用研究与实践
2 C D C E C M 技 术 的应 用 . 2 A / A /A
根据塑 料模 具企 业 的情 况 调研 ,作者 在 课程 教 学
中, 根据 内容采 用 了C DC 软 件辅 助形 式 。 A /AE 通过 丰 富 的实 例 动画 演示 , 注塑 机 、 具 的动 作 过 程 、 对 模 注射 工 艺 讲解起 到 了事 半功 倍 的效果 [ 1 1 图1 用 华塑 C E 。如 为 A
图 1 注 塑 机 、 具 的 动 作 过 程 模
非 平 衡过 程 , 伴 随相 变 发 生 、 子 取 向 、 并 分 纤维 取 向及
可 能 的结 晶等 复杂 的物理 、 化学 现象 [ 成 型过程 中会 2 】 。
() 过 C /A 软 件 , 行 具 体 实 例 建 模 、 1通 ADC M 进 装 配 和 动 画 , 例 讲 解 塑 件 的设 计 要 求 、 具 结构 及 动 实 模
在 塑 料 制 品 阶 段 , 示 三 维 塑 料 制 品 , 成 型工 演 从
艺的角度对模型进行评价 。 塑料模具结构复杂 ,单纯借助教材上 的工程 图,
即使 制 图基 础 比较 好 的 同 学 对 模 具 装 配 图 也 感 到摸
美观 , 同时在熔接痕 处塑料性能 明显下降 , 对于纤维 增强塑料影响更为明显 。 在模具设计 中要尽量减少熔
CAD/CAM/CAE在模具设计中的应用
CAD/CAM/CAE在模具设计中的应用摘要模具是工业生产中的基础工艺装备,也是发展和实现少无切削技术不可缺少的工具。
在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通讯行业中,有60%-80%的零部件都需要模具加工,轻工制品的生产中应用模具更多,因此模具行业有“百业之母”的美誉。
本文论述了我国模具行业的概况及其近年来所取得的成绩,对国内外模具CAD/CAE/CAM技术的发展历程和现状作了简单概述,最后总结出模具CAD/CAE/CAM的专业化、标准化、集成化、智能化、虚拟化、网络化的发展趋势,以及在塑料模具设计中的应用现状。
正文一、模具CAD/CAE的基本概念CAD(Computer Aided Design)是利用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行总体设计、绘图、工程分析与技术文档等设计活动的总称,是一项综合性技术。
CAE:(Computer Aided Engineering)即计算机辅助工程技术,是以现代计算力学为基础,以计算机仿真为手段的工程分析技术,是实现模具优化的主要支持模块。
对于模具CAE来讲,目前局限于数值模拟方法,对未来模具的工作状态和运行行为进行模拟,及早发现设计缺陷。
二、模具CAD/CAM发展概况模具CAD/CAM的发展状况符合通用CAD/CAM软件的发展进程。
目前通用CAD/CAM软件的发展现状如下:CAD技术经历了二维平面图形设计,交互式图形设计、三维线框模型设计、三维实体造型设计、自由曲面造型设计、参数化设计、特征造型设计等发展过程。
近年来又出现了许多先进技术,如变量化技术、虚拟产品建模技术等。
随着互联网的普及,智能化、协同化、集成化成为CAD技术新的发展特点,使CAD技术得以更广泛的应用,发展成为支持协同设计、异地设计和信息共享的网络CAD。
三、模具CAD/CAM的优越性模具CAD/CAM的优越性赋予了它无限的生命力,使其得可以迅速发展和广泛应用。
无论在提高生产率、改善质量方面,还是在降低成本、减轻劳动强度方面,CAD/CAM技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。
CAD/CAM/CAE在模具设计中的应用2
计算机辅助设计/辅助制造(CAD/CAM)技术发展至今已较完善。
实践表明它可以很好地解决各种复杂形状模具的造型及数控(NC)加工编程问题。
获得良好的精度及尺寸协调性,显著缩短产品设计生产周期,在复杂型面模具的设计及数控加工中得到广泛应用。
CAD/CAM技术在模具加工领域的主要应用有以下几个方面。
1 CAD过程(1)直接通过CAD/CAM进行图形设计随着技术的发展,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,紧接着模具开发设计者使用模CAD工作站,完成模具设计中的造型、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。
(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进行数据转换。
2 CAE过程模具CAE技术已较广泛的应用在注塑模、压铸模、锻模、挤压模、冲压模等模具的优化设计中,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、压铸模件的温度场模拟、压铸模件的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、润滑等问题进行分析和实验,实现模具的优化设计。
以注射成型为例。
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;这些以前需要经过多次试模之后才能够得到圆满解决,既浪费了资源又延长了模具生产周期。
综述--CADCAE技术在注塑模具设计中的应用
CAD/CAE技术在注塑模具设计中的应用高分子材料加工工程杨明指导教师摘要:本文阐述了CAD/CAE技术的基本概念;并详细的介绍了CAD技术在塑料制品设计、模具结构设计、参数化设计等方面的应用,CAE技术在注塑模具设计中的各个方面的具体应用;以及应用CAD/CAE软件进行注塑模设计的大体流程。
关键词:CAD/CAE技术注塑模具应用Abstract: This paper expounds the basic concept of CAD/CAE technology, and introduces about the CAD technology in plastic product design, mold structure design, the application of parametric design, etc. in detail. CAE technology in plastic injection mold design of specific application in all aspects. As well as the application of CAD/CAE software for injection mold design of general process.Keyword: CAD/CAE technology Injection mold Application1 引言随着科学技术的不断进步和社会的高速发展,设计人员必须花费大量的时间来绘制模架、项杆、滑块等部件,为了表达清楚设计意图,设计人员必须随时紧跟产品更新换代的速度。
利用计算机对注塑模具进行辅助设计(CAD)和辅助工程(CAE)的技术分析,可以提高模具设计和制造的水平,缩短塑件研制周期,对注塑模技术的发展具有重要意义。
目前,CAD/CAE的发展,大大提高了模具设计和制造的水平,缩短塑件研制周期,特别是近几年来,模具CAD/CAE技术发展很快,为广大模具设计人员提供了方便。
CAD/CAE/CAM一体化在塑料模具开发中的应用
CAD/CAE/CAM一体化在塑料模具开发中的应用【摘要】本文将CAE分析引入到塑料制品的生产过程中,通过对一个盆类零件模具的设计、工艺分析及模拟加工,阐述了CAD/CAE/CAM一体化技术在塑料制品的生产过程中的重要作用。
目前运用CAD/CAM/CAE软件进行模具设计、分析、制造进行一体化服务已成为塑料模技术发展的趋势,这也必将是塑料模具人才培养的方向。
【关键词】模具;CAD;CAE;CAM1.引言塑料模具的设计、制造和工艺分析是模具技术的全面体现,在实际生产中,不论产品是简单还是复杂,模具的设计、制造和工艺分析都是紧密联结、密不可分的。
过去的几年来,随着计算机技术的发展,模具的设计(CAD)和制造(CAM)结合得比较紧密。
但模具在注塑机上注塑参数的调整还是主要采用传统的试错法,依靠操作人员的经验进行试模,整个生产周期比较长。
本文将把CAE技术添加到CAD和CAM技术中,使得注塑工艺参数的调整更加准确、快捷。
2.CAD/CAE/CAM技术在塑料模具生产中的实践产品如图1所示,零件的边缘有4个螺丝孔,底部有3个带凸台的孔;零件四周不允许有披峰,不允许有顶白、气孔等缺陷;塑件要求表面光洁无毛刺、无缩痕;采用ABS料,大批量生产。
2.1 CAD模具设计首先分析塑件的工艺性,在CAD软件中检查零件厚度是否均匀,拔模斜度是否合理。
工艺性分析结束后再进行分模设计,包括型腔布置、设置收缩率、创建工件、做分型面、分割、抽取,获得模具核心元件——公、母模仁。
接着完成模板、浇注系统、冷却系统、顶出装置等的设计。
若零件有侧凹结构,还需设计出斜导柱或侧滑块等结构,产品图如图1。
本例中零件厚度3-5mm,拔模角度合理,塑件材料为热塑性塑料,流动性较好,适合采用注塑工艺成形。
零件最大外形200X140mm,采用一模两腔对称分布。
本例采用S形分流道,矩形侧浇口。
设计完成后的公、母模仁及制件如图2所示,模具爆炸图如图3所示。
塑料模具CADCAE技术的发展与应用
成的难度。 (3)补面技术在曲面与实体无法充分结合
的现实条件下,曲面建模过程中往往会与实体边界 之间产生缝隙。这些缝隙,需要使用曲面中的补面 功能来加以完成。此外,面与面之间也需要大量应 用该功能。这种补面的功能,往往需要自动去反映 邻接面的相切或是平滑度以及各种设定。
利用气体辅助注射成型过程的cAE技术,可以 解决下列问题:发现气体、气穴冲透等潜在的质量问 题;确定熔体的最优体积、注入气体的最佳切人时间 等工艺参数;获得多型腔系统在整个加工过程中的 物料及气体分布;优化流道、浇注系统的尺寸、布置
万方数据
张杰等塑料模具cAD/cAE技术的发展与应用
方案等。 2.2.3挤出成型过程的数值模拟
(4)大量点资料的逆向工程技术逆向工程 是指根据实物模型测得的数据构造出cAD模型,继 而将这些模型和设计表征用于产品的分析和制造。 对于曲面模块而言,逆向功能的处理能力,往往是使 用者需求的重点。由于逆向工程处理能力和曲面参 数化能力是完全不相容的技术,也就是说逆向功能 差的模块,曲面参数化与模型化的能力就弱,反之亦 然。因此,如何找到具有逆向处理能力的参数定义 模式便成为该技术的重点。 1 3塑料模具CAD/CAE系统
控制方程中包含熔体粘性系数目,故必须补充 粘性数学模型,通常采用修正的cro”模型,即:
矿可可叼荔n 币
其中:珊=Bexp{(n、r’、B、“为常数)。
利用边界条件,解此方程组可得到流动单元的 温度场、压力场和速度场等。 2 2 CAE技术的运用 2.2.1注射成型_4j J
CAD-CAM-CAE在塑料模具中的应用
CAD\CAM\CAE在塑料模具中的应用[摘要]:本文系统的介绍了基于PROE软件的CAD\CAE\CAM在塑料模具设计与制造中的过程和应用及其对塑料件生产周期、质量、效率所起的作用。
[关键字]:PRO\E CAD模具塑料数控加工塑料是国民经济中四大材料之一,塑料模具是塑料制品社会化大生产中最为重要的一个环节,理所当然得到了长足的发展和进步。
目前国内越来越多的企业采用三维软件设计塑料模具。
三维软件的发展过程是:最早是无参化软件,发展到半参化软件,现在已达到全参化软件。
PROE软件是美国参数(PTC)公司推出的一款全参化CAD\CAE\CAM软件。
利用计算机软件进行设计、分析、加工,所做模具几乎不用修模,从而在设计之初就严格的控制了质量。
PRO\E中集成了丰富的模块有零件造型、模具、组件、工程图、数控NC、分析等等模块。
PRO\E软件中还可安装其他分析软件如知名的有限元分析软件ANSYS,实现无缝连接。
还可安装EMX专用模架系统。
现在龙记公司的模架已和国外其他著名品牌模架一样加入到了EMX中。
PROE中可以更灵活的运用C++语言进行二次开发,适应企业的专门需求。
5。
0版工程图模块有更大的改进,它的工程图是国际ISO标准图面,我国在加入世贸以后更多的应用ISO标准与世界企业交流。
PROE的数控编程广泛适用于FANUC和SIEMENS以及华中世纪星等主流系统,它的刀路控制也更优化,能加工出绝对精度达到e-6mm的零件。
PROE工程图转出来的图和AUTOCAD的钣金模具图非常相似,而PROE 工程图的来源是使用ISO国际制图标准的国际图面,所以并不一定可以输出符合国内制图规定要求的2D工程图(如螺纹、齿轮、花键等特征的零件),在重要尺寸标注方面也有差别。
加工单位一般会迅速使用其熟悉的2D CAD软件(通常是AUTOCAD和第三方厂商所出的辅助软件包)来对设计单位所提供的平面工程图进行加工。
这样一来,设计单位和施工单位就可以因为这样的搭配而互补优缺,相辅相成了。
CAD_CAE技术在塑料模具设计中的应用
收稿日期:2003-09-23。
作者简介:张春吉,青岛科技大学机电工程学院在读硕士研究生,主要从事聚合物加工机械及计算机模拟方面的研究。
CAD/CAE 技术在塑料模具设计中的应用张春吉 唐跃(青岛科技大学,266042) 摘要:通过对计算机辅助设计(CAD )、计算机辅助工程(CAE )技术的介绍,较全面地阐述了CAD/CAE 技术在塑料模具设计中的应用。
关键词: 计算机辅助设计技术 计算机辅助工程技术 塑料模具 设计 塑料产品一般采用模塑成型方法生产,因而塑料模具已成为一种重要的生产工艺装备,在国民经济中起着越来越重要的作用。
随着塑料产品在家电、电子、机械等产品和日常用品中的越来越广泛应用,对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。
传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要。
计算机辅助设计/计算机辅助工程(CAD/CAM )技术的发展正适应了这种客观实际的要求。
1 塑料模具CAD 技术111 CAD 软件简介11111 Pro/Engineer 软件Pro/Engineer 由美国参数技术公司推出的CAD/CAM 系统,该软件是通过一种独特的、参数化的基于特征的实体模型设计而发展起来的机械设计自动化(MDA )软件。
Pro/Engineer 具有强大和独特的功能,主要表现在如下2个方面。
一方面,Pro/Engineer 所拥有的参数方法和基于特征的功能给工程师提供了前所未有的方便和灵活。
另一方面,Pro/Engineer 所具有的独特的数据结构提供了从产品的设计到制造过程的全相关性,任何一处的修改会引起其他有关地方的自动修改。
Pro/Engineer 的主要功能有:部件设计;装配设计;工程制图;NC 加工和切削模拟;注射流动模拟。
Pro/Engineer MOLDESIGN 模块的出现使PTC 彻底完成了塑料模设计自动化,大大提高了模具设计的效率。
11112 U G Ⅱ软件U G Ⅱ(Unigraphics Ⅱ)软件起源于美国麦道飞机公司自行开发的U G ⅠCAD/CAM 系统,它以CAD/CAM 一体化而著称,具有三维实体建模、装配建模,生成直观可视的数字虚拟产品,并对其进行运动分析、干涉检查、仿真运动及载荷分析。
CAD/CAE/CAM技术在现代塑料模设计制造中应用
本文格式为WORD,能编辑和复制,感谢您的阅读。
CAD/CAE/CAM技术在现代塑料模设计制造中的应用介绍了CAD/CAE/CAM技术在现代塑料模设计与制造中的应用,采用CAD/CAE/CAd技术可提高模具产品的设计质量、缩短模具设计与制造周期、降低产品成本。
还简要介绍了并行工程、逆向工程、知识工程在塑料模中的应用,展望了现代塑料模设计制造技术的发展。
塑料工业近20年来发展十分迅速,早在十多年前塑料的年产量按体积计算已经超过钢铁和有色金属年产量的总和,塑料制品在汽车、机电、仪表、航天航空等国家支柱产业及与人民日常生活相关的各个领域中得到了广泛地应用。
相应地,塑料模具在整个模具行业占有很重要的地位。
根据国内外模具市场的发展状况,有关专家预测,未来我国的模具业经过行业调整后。
塑料模具的比例将不断增大。
近年来,塑料模具的设计与制造技术得到很快发展,特别是计算机技术的飞速发展及其在塑料模设计与制造中的应用,彻底改变了传统的模具设计与制造方式,使塑料模技术得到了飞跃性的发展。
在现代塑料模具设计与制造中,CAD是利用计算机对模具进行几何设计、实体建模、绘图等;CAE是利用计算机进行数值模拟分析计算进而评估和分析模型,从而对模具模型进行优化;CAM指设计的模具模型在经过CAE评估分析及优化后,最终进行加工刀具轨迹生成与仿真,产生数控加工代码,从而控制数控机床进行加工。
现代塑料模具设计的思路是设计者在电脑上直接建立产品的三维模型,并根据模型进行模具结构设计、分析及优化,再根据模具结构设计三维模型进行NC编程,从而加工出模具。
这种方法使产品模型设计、模具结构设计、模具结构分析、工艺设计及加工编程都以3D数据为基础,实现数据共享,不仅能大幅度提高设计效率,且能保证质量,降低成本。
下面主要介绍CAD/CAE/CAM技术在现代塑料模中的应用及发展,并简要介绍并行工程、逆向工程和知识工程在塑料模中的应用。
2 CAD/CAE/CAM在塑料模设计制造中的应用2.1 CAD技术与塑料模设计塑料模设计制造的第一步是塑料产品设计,设计者先在电脑上直接建立产品的三维模型,再根据产品的三维模型进行模具结构设计及优化设计。
CAD/CAE技术在塑料模具中的应用
C D C M系统 , A /A 该软件是通过一种独特的、 参数化
的基于特征的实体模型设计 而发展起来 的机械设 建模 , 生成直观可视 的数字虚拟产品 , 并对其进行 计 自动化( D ) M A 软件 。P / ni e具有强大和独 运动分析 、 m Eg e nr 干涉检查 、 仿真运动及载荷分析。U G主 特的功能, 主要表现在如下 2 个方 面: 一方面,r 要功能有 : P/ o 参数化或传统 的实体造型及丰富的曲面 Eg er ni e所拥有 的参数方法和基于特征的功能给工 造型; n 工程制图, 可由实体模型自动产生; 装配件的 程师提供了前所未有的方便和灵活 ; 另一方面 P / 设计 , r o 采用 自上而下或 自下而上的方式 ;A C E分析 功能; C自动编程覆盖从钻孔到 5 轴铣削加工的所 Eg e 所具有 的独特的数据结构提供了从产品的 ni e nr
u t a py i lc c l o p l c s lcrn c p l ee a me a pi e ,ee t ,ma hn r xe sv d e e d y l e moe a d moe he  ̄ us o o e i d s n h n a o c i ey e tn i a v r a v r l ,t  ̄ i t n frd sg a en y i n q i i nn ma ua tr e pa t ud i hs  ̄ d hs  ̄ .T a i o a d s n a d ma ua tr n fcue o t ls c m l si h r f h io n i a h r rdt n l e i n n fcu e咖 i g v lp n .C D/ A c r s n cu ln I. eo me t A C E or p d t a t a e s eo o Ke r s Pa t ud y wo d : lsi m l ;C D;C co A AE n ta e d e e n so p o u t n d — o l a y me t ma d rd ci e r d f o
CAD/CAM/CAE在模具设计中的应用3
模具CAD/CAE/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术,是一项高科技、高效益的系统工程。
它以计算机软件的形式,为企业提供一种有效的辅助工具,使工程技术人员借助于计算机对产品性能、模具结构、成形工艺、数控加工及生产管理进行设计和优化。
模具CAD/CAE/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期、降低生产成本和提高产品质量已成为模具界的共识。
与任何新生事物一样,模具CAD/CAE/CAM在近二十年中经历了从简单到复杂,从试点到普及的过程。
进入本世纪以来,模具CAD/CAE/CAM技术发展速度更快、应用范围更广,为了使广大模具工作者能进一步加深对该技术的认识,更好发挥模具CAD/CAE/CAM的作用,本文针对模具中应用最广泛、最具有代表性的铸造模、锻模、级进模、汽车覆盖件模和塑料注射模CAD/CAE/CAM的发展状况和趋势作概括性的介绍和分析。
铸造模CAD/CAE/CAM的发展概况铸造成形过程模拟的探索性工作始于求解铸件的温度场分布。
1962年丹麦的Fursund用有限差分法首次对二维形状的铸件进行了凝固过程的传热计算,1965年美国通用汽车公司Henzel等对汽轮机铸件成功进行了温度场模拟,从此铸件在模具型腔内的传热过程数值分析技术在全世界范围内迅速开展。
从上世纪70年代到80年代,美国、英国、法国、日本、丹麦等相继在铸件凝固模拟研究和应用上取得了显著成果,并陆续推出一批商品化模拟软件。
进入90年代后,我国的高等院校,如清华大学和华中科技大学在该领域也取得了瞩目的成就。
单纯的传热过程模拟并不能准确计算出铸件的温度变化和预测铸造中可能产生的缺陷,充模过程对铸件初始温度场分布的影响以及凝固过程中液态金属的流动对铸件缺陷形成的影响都是不可忽视的。
铸件充模过程的模拟技术始于上世纪80年代,它以计算流体力学的理论和方法为基础,经历十余载,从二维简单形状开始,逐步深化和扩展,现已成功实现了三维复杂形状铸件的充模过程模拟,并能将流动和传热过程相耦合。
CAD技术在塑料模具制造中的应用
CAD技术在塑料模具制造中的应用随着科技的发展,CAD技术(计算机辅助设计技术)在各个领域得到了广泛应用,其中之一就是塑料模具制造领域。
CAD技术的应用为塑料模具的设计和制造带来了诸多便利和效益。
本文将重点讨论CAD技术在塑料模具制造中的应用,并探讨其带来的益处。
一、CAD技术简介CAD技术是指利用计算机技术和软件工具来辅助进行产品设计和工程制图。
通过CAD技术,设计师可以使用电脑进行产品的三维建模、虚拟装配、试验模拟等操作。
CAD技术不仅提高了设计效率,还减少了传统手工绘图所需的时间和资源。
在塑料模具制造领域,CAD技术的应用已经成为主流。
二、CAD技术在塑料模具设计中的应用1. 三维建模使用CAD技术可以对塑料模具进行三维建模,将设计师的创意和想法通过电脑精确呈现出来。
三维建模技术可以有效避免传统手工绘图中的误差和不准确性,提高了设计的精度和可靠性。
通过三维建模,设计师可以更直观地了解模具的内部结构和配件的布局,从而更好地进行模具设计。
2. 虚拟装配利用CAD技术进行虚拟装配,可以模拟真实的装配过程。
在传统方法中,装配过程往往需要实际的模具和零件,费用和时间成本很高。
而通过CAD技术进行虚拟装配,设计师可以在电脑上直接完成模具的装配过程,并检查是否存在设计错误或者装配难题。
这种虚拟装配的方法极大地提高了装配效率和准确性。
3. 试验模拟CAD技术还可以进行模具的试验模拟,例如模具的强度分析、流动分析等。
传统的试验需要制作实际的模具样品,然后进行试验,不仅费时费力,还有可能造成浪费。
而通过CAD技术进行试验模拟,设计师可以在电脑上模拟模具的各种工况和试验情景,进行强度、流动等方面的分析和优化,大大降低了试验成本,提高了设计质量。
三、CAD技术在塑料模具制造中的益处1. 提高生产效率CAD技术的应用使得设计师可以更快速地完成模具设计,无需进行繁琐的手工绘图。
同时,三维建模、虚拟装配和试验模拟等功能也大大减少了设计和改进周期,提高了生产效率。
CAD/CAE在注塑模具设计中的应用
CAD/CAE在注塑模具设计中的应用摘要本文介绍了模具设计中的CAD、CAE技术,并通过具体的设计实例说明了CAD、CAE技术在注塑模设计中的应用。
关键词CAD;CAE;注塑模由于采用模具生产零部件,具有生产效率高、质量好、成本低等一系列优点,使得模具的使用范围日益广泛,已成为现代工业生产的重要工艺装备和发展方向。
注塑模具作为模具的一种,随着塑料制品在国民经济各个领域的广泛使用,获得了飞跃的发展。
而计算机技术的飞速发展,又使塑料模具技术得到了进一步的提高,彻底改变了手工作坊式的模具设计方法,在塑料模具设计中广泛的应用了CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助分析)技术。
1注塑模具的CAD技术1.1CAD软件的介绍Pro/Engineer是一种基于参数化设计、特征建模的机械设计自动化(MDA)软件。
该软件自1988年问世以来,发展至今,已经成为应用最为广泛的3D CAD/CAM设计软件。
其集草图绘制、零件设计、装配设计、钣金设计、造型设计等诸多功能于一体,在三维设计中有着举足轻重的地位,其中,模具和组件模块在模具三维型腔设计和模座设计得到了充分的应用,大大提高了模具设计的效率。
1.2注塑模CAD设计实例在Pro/ Engineer软件的基础上,以手机外壳喷漆架为例,简要介绍注塑模具的CAD设计。
创建零件模型:首先进入Pro/ Engineer软件界面,接着选择新建文件,再选择制造模块进入模具设计界面,然后绘制出零件的三维模型,见图1。
创建模具模型:首先选择模具模型→装配→参照模型把三维零件模型引入窗口,然后选择创建→工件→手动建立胚料,此时零件模型已在胚料中。
设置收缩率:由于塑料件是热胀冷缩,所以在设计时要留有一定的尺寸余量。
选择收缩→按尺寸→在对话框中输入0.005→按√→完成/返回,即可设置好收缩率。
设计分型面:设计分型面是为了将胚料分割成上下两个型腔,从而产生上模和下模。
选择分型面→创建→输入分型面名称,然后:1)选择增加→复制来完成参考零件的外表面的复制;2)填补所复制表面上的所有靠破孔,使其成为一个不含孔洞的完整表面;3)再利用拉伸、合并等功能形成一个完整的分型面,见图2。
CAD论文(CADCAE技术在模具设计中的应用)资料
CAD论文:CADCAE技术在模具设计中的应用资料摘要本论文围绕CAD(计算机辅助设计)和CAE(计算机辅助工程)技术的应用探讨了其在模具设计中的具体运用。
通过针对不同CAD场景下的建模技巧与方法、CAE求解分析以及对设计优化的应用,本论文旨在破解模具设计中的技术难点,提高设计质量与效率。
1.引言模具在工业生产中的应用广泛,它的好坏质量往往决定着生产效率与质量。
传统的模具设计需要耗费大量的人力、物力资源,并且难以协调各个环节之间的关系,导致制作时间长、重复率高、资源浪费大等问题。
随着计算机技术的不断进步,CADCAE技术的大力推广与应用,使得模具设计更加高效、精准、科学。
2.CAD技术在模具设计中的应用2.1建模技巧与方法在CAD过程中,正确的建模技巧与方法是模具设计中的基本操作。
基于不同的使用场景,我们可以采用不同的建模技巧来快速地生成设计模型。
目前,CATIA、UG、Solidworks等CAD软件的大量应用使得建模效率大大提高。
2.2三维模型转二维图纸模具的制造需要制定详细的图纸。
利用CAD将三维模型转换成精确、细致的二维图纸,可以大大简化绘图过程,同时减少误差及修改时间,提高图纸精度。
2.3模型评估与优化CAD技术可以通过模拟与虚拟实验等途径,对设计方案进行理论分析,通过不断优化设计方案来达到最优化的设计效果。
同时,与虚拟模型相应的CAE技术也能够支持模型的材料特性、运动特性等进行仿真分析计算。
3.CAE技术在模具设计中的应用在模具设计中,CAE技术无疑扮演着非常重要的角色。
3.1有限元分析在CAE分析过程中,常常需要用到有限元分析技术。
有限元法是一种广泛应用于机械、航空、航天、交通、民用建筑等领域的数值分析方法,其主要用于复杂系统的运动、变形与应力分析。
在模具设计中,有限元分析技术可以对包括初始应力、材料类型、负载、尺寸等一系列实际参数进行分析,获取并优化设计方案。
3.2疲劳分析疲劳是模具的主要失效原因之一。
CAD CAM CAE在塑料模具设计中的应用
CAD/CAM/CAE在塑料模具设计中的应用这学期学习了CAD/CAM技术基础这门课,我从中掌握了不少十分有用的知识。
对于目前的机械制造行业来讲,CAD/CAM技术愈显重要。
它在本行业的应用最早,使用也最为广泛。
目前其最主要的应用涉及机械、电子、建筑等工程领域。
世界各大航空、航天及汽车等制造业巨头不但广泛采用CAD/CAM技术进行产品设计,而且投入大量的人力、物力及资金进行CAD/CAM软件的开发,以保持自己技术上的领先地位和国际市场上的优势CAD在工程中的应用,不但可以提高设计质量,缩短工程周期,还可以节省大量建设投资。
所以对我来讲,学习这门课程是十分重要和必要的。
而殷老师触类旁通、幽默风趣、犀利的讲课风格,也使我对这门课有了深刻的了解和印象。
本人由于在近期要参加西门子公司的面试,需要掌握并深入了解有关模具设计的知识。
目前我也正在学习黄新路老师上的模具设计这门课,对模具设计的有关知识或多或少有所了解。
加之本人之前学习过Pro/E的有关内容,再结合CAD/CAM有关知识,我总结并稿写了这篇《CAD/CAM/CAE在塑料模具设计中的应用》,由于时间仓促,加之本人水平有限,本篇论文难免有疏漏之处,恳请殷老师不吝赐教。
塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程,它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具制造和模塑生产等几个主要方面,它需要产品设计师、模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成,它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。
传统的手工设计、制造已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。
计算机技术的运用,正在各方面取代传统的手工设计方式,并取得了显著的经济效益。
塑料模具CAD集成技术是一项先进的模具制造技术,它的制造包括塑料产品的造型设计、模具的结构设计及分析、模具的数控加工、抛光和配试模以及快速成形制造等,各个环节所涉及的CAD单元技术又包括产品外形的快速反求、结构分析与优化设计、辅助制造、过程虚拟仿真、产品及模具的快速成形、辅助工艺过程和产品数据管理技术等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
收稿日期:2003-09-23。
作者简介:张春吉,青岛科技大学机电工程学院在读硕士研究生,主要从事聚合物加工机械及计算机模拟方面的研究。
CAD/CAE 技术在塑料模具设计中的应用
张春吉 唐跃
(青岛科技大学,266042)
摘要:通过对计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE )技术的介绍,较全面地阐述了CAD/CAE 技术在塑料模具设计中的应用。
关键词: 计算机辅助设计技术 计算机辅助工程技术 塑料模具 设计
塑料产品一般采用模塑成型方法生产,因而塑料模具已成为一种重要的生产工艺装备,在国民经济中起着越来越重要的作用。
随着塑料产品在家电、电子、机械等产品和日常用品中的越来越广泛应用,对塑料模具的设计和制造的要求也越来越高。
传统的手工设计与制造方式早已满足不了生产发展的需要。
计算机辅助设计/计算机辅助工程(CAD/CAM )技术的发展正适应了这种客观实际的要求。
1 塑料模具CAD 技术1 1 CAD 软件简介1 1 1 Pro/Eng ineer 软件
Pro/Engineer 由美国参数技术公司推出的CAD/CAM 系统,该软件是通过一种独特的、参数化的基于特征的实体模型设计而发展起来的机械设计自动化(M DA)软件。
Pro/Engineer 具有强大和独特的功能,主要表现在如下2个方面。
一方面,Pro/Engineer 所拥有的参数方法和基于特征的功能给工程师提供了前所未有的方便和灵活。
另一方面,Pro/Engineer 所具有的独特的数据结构提供了从产品的设计到制造过程的全相关性,任何一处的修改会引起其他有关地方的自动修改。
Pro/Engineer 的主要功能有:部件设计;装配设计;工程制图;NC 加工和切削模拟;注射流动模拟。
Pro/Engineer M OLDESIGN 模块的出现使PT C 彻底完成了塑料模设计自动化,大大提高了模具设计的效率。
1 1 2 U G 软件
U G (Unigraphics )软件起源于美国麦道飞机公司自行开发的UG CAD/CAM 系统,它以CAD/CAM 一体化而著称,具有三维实体建模、装配建模,生成直观可视的数字虚拟产品,并对其进行运动分析、干涉检查、仿真运动及载荷分析。
UG 主要功能有:参数化或传统的实体造型及丰富的曲面
造型;工程制图,可由实体模型自动产生;装配件的设计,采用自上而下或自下而上的方式;CAE 分析功能;NC 自动编程覆盖从钻孔到5轴铣削加工的所有范围、干涉检查等UG 具有良好的2次开发环境和数据交换能力。
2 塑料模具CAE 技术2 1 CAE 技术的运用
CAE(Computer Aided Execution )技术即计算机辅助工程技术,它是计算机辅助设计/计算机辅助制造(CAD/CAM )技术向纵深方向发展的要求。
2 1 1 注射成型
在注射模CAE 技术中,可作充模流动、保压、冷却及翘曲变形等分析[1,2]。
充模流动分析主要可以作:优化浇注系统,包括在平衡流动的基础上确定合理的流道尺寸、分布及最佳的浇口数量、位置和形状;优化注射工艺参数、流动前沿的分析;熔接线和气穴位置的分析;压力场、温度场和速度场的分析。
保压过程是指为了得到满意的制品,在充模结束时仍需在较高的保压压力的作用下向型腔内继续注料,以弥补由于温度、压力变化造成的体积收缩。
保压过程的实质是补料,主要用于预测熔体在型腔补料与压实过程的压力场、温度场,计算体积收缩和型腔剪切应力及密度变化的情况。
冷却过程中熔融塑料发生固化,固化过程中放出的热量通过模具由冷却介质带走。
该过程中模具型腔温度的高低及均匀性直接影响到注塑件的生产效率和质量。
其主要设计参数包括:冷却管道的尺
34
现 代 塑 料 加 工 应 用M oder n Plastics Processing and A pplicatio ns
第16卷第1期
寸、位置及各冷却管道的连接关系等几何参数和冷却介质的流量、进口温度等物理参数。
一个好的冷却系统应该使模具达到快速、均衡地冷却,以减少冷却时间,提高成型效率,并减少或避免塑件翘曲变形、残余应力及表面质量缺陷等,提高产品质量。
翘曲变形分析是应用力学的基本原理及有限元/有限差分等数值算法,计算塑件的成型尺寸及变形量。
2 1 2 气体辅助注射成型
气体辅助注射成型是在传统注射成型的基础上发展起来的一种创新的注射成型工艺。
其特点在于:在充填阶段,当型腔熔体充填至70%~90%时,向型腔内注入高压气体,并使气体进入型腔;在保压阶段,继续注入高压气体,以弥补因熔体冷却而引起的收缩。
由于气体、熔体两种性质完全不同物质的动力学的相互作用,使得成型过程的模拟非常复杂。
控制方程采用非牛顿流体非等温下的Hele-Shaw 流动,但假设在气熔界面气体、熔体两相介质不混合。
这样,流场的求解变为对熔体流动方程的求解,仅在气熔界面上加上气体压力的边界条件。
一般采用粒子跟踪法或控制气体法确定气熔界面。
利用气体辅助设计成型过程的CAE 技术,可以解决下列问题:发现气体、气穴冲透等潜在的质量问题;确定熔体的最优体积、注入气体的最佳切入时间等工艺参数;获得多型腔系统在整个加工过程中的物料及气体分布;优化流道、浇注系统的尺寸、布置方案等。
2 2 CAE 软件简介
MF 软件是由一家专门从事塑料计算机辅助工程分析(CAE)的软件和咨询公司(MF)开发的。
MF 软件可以模拟整个注射过程以及这一过程对注射成型产品的影响。
它主要包括流动模拟模块(MF/Flow)、冷却模拟模块(MF/Cool)、保压分析模块(MF/Pack)、翘曲分析模块(MF/Wrap),MF/SHRINK 模腔尺寸确定、MF/STRESS 结构应力分析、MF/OPTIM 注塑机参数优化、MF/GAS 气体辅助注射分析、MF/FIBER 塑件纤维取向分析等模块,通过模拟与分析可
以判断模具结构的合理性和成型工艺参数的适宜性。
最新版本的MPI 3.0新增了实验设计技术(DOE)功能,它可以自动建立和运行一系列的分析,分析结束后,分析结构将自动生成。
3 CAD/CAE 技术设计模具的一般步骤
塑料模的型腔和型芯是根据塑件的几何形状设计的,因此,设计时第一步是对塑件的形状进行描述,将塑件的三维模型在计算机中准确地建立起来,使它成为模具设计整个过程的基础和依据。
然后进行模具方案的初步设计,设计模具的浇注系统和冷却系统,利用CAE 软件作模流分析,从而优化模具结构设计,根据分析结果对浇注、冷却系统进行修正。
将塑件三维模型加入收缩比即可得到模具成型零件三维模型。
将其与模具配合零件(如镶块、抽芯等)的三维模型装配进行干涉检查。
对装配模型进行投影、剖切等操作即可得到模具总装图,对模具成型零件进行相同的操作即可得到相应的二维工程图。
模具成型零件的三维模型可用于CAM 以产生NC 加工程序[3]。
4 结语
目前,塑料模具设计、制造一般采用通用机械的CAD/CAM 软件与专用塑料模CAE 软件相结合。
开发与推广专用模具CAD 软件是面临的一个课题。
CAE 分析只能在设定条件下对塑料成型过程进行模拟,还不能对分析结果进行优化,更不能对设计过程作专家指导。
集成专用的塑料模具CAD/CAE 软件,提高其智能化程度,是塑料模CAD/CAE 技术发展的趋势。
参 考 文 献
1 包荣华.CAD/CAM 在注射模设计中的应用.模具制造,2002,
(2):3
2 邢文.注射成型技术进展.现代塑料加工应用,2002,14(4):33
3 张杰,申开智 塑料模具CAD/CAE 技术的发展与应用 现代塑
料加工应用,2002,14(3):38
APPLIC ATION O F CAD/CAE TECHNOLOGY IN PLASTIC MO LD
Zhang Chunji Tang Yue
(Qingdao University of Science and Technology,266042)
ABSTRAC T
CAD technology and CAE technology are introduced .The application of CAD/CAE technolog y in plastic mold is roundly recounted.
Keywords :computer aided design;computer aided ex ecution;plastic mold;design
35 张春吉等.CAD/CA E 技术在塑料模具设计中的应用。