CAD／CAM／CAE在模具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用2

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1、1CAD過(guò)程（1）直接通過(guò)CAD/CAM進(jìn)行圖形設(shè)計(jì)隨著技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)在模具的生產(chǎn)中，將普遍采用經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查及其周密的研究，進(jìn)行生產(chǎn)決策，下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃及實(shí)施措施，緊接著模具開發(fā)設(shè)計(jì)者使用模CAD工作站，完成模具設(shè)計(jì)中的造型、計(jì)算、分析以及繪制工程圖，而且可在設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，可使設(shè)計(jì)者從繁重的繪圖中解放出來(lái)，能有更多的時(shí)間作創(chuàng)造性的工作。（2）利用現(xiàn)有客戶提供的CAD數(shù)據(jù)模型，轉(zhuǎn)換成所需圖形模具企業(yè)有的客戶提供繪制好的圖形。客戶方和模具企業(yè)制造方若使用不同的軟件，就會(huì)出現(xiàn)圖紙數(shù)據(jù)交流的困難。這需要解決數(shù)據(jù)接口問(wèn)題。因?yàn)榇蠖鄶?shù)CAD程序有其

2、各自不同的數(shù)據(jù)庫(kù)形式而不能和其它程序共用幾何數(shù)據(jù)。因此客戶方的CAD的幾何體必須翻譯成模具企業(yè)制造方的接受程序能讀取的東西。通常的辦法是使用通用幾何體轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)如“IGES”或“STEP”，以及一些專用的轉(zhuǎn)化器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。2CAE過(guò)程模具CAE技術(shù)已較廣泛的應(yīng)用在注塑模、壓鑄模、鍛模、擠壓模、沖壓模等模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，并在實(shí)際中指導(dǎo)生產(chǎn)。注塑模CAE主要包括模具結(jié)構(gòu)分析、運(yùn)動(dòng)分析、裝配及干涉檢查、成型過(guò)程分析等。壓鑄模CAE目前主要以壓鑄件充型的流場(chǎng)數(shù)值模擬、壓鑄模件的溫度場(chǎng)模擬、壓鑄模件的應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬為主。擠壓模CAE主要對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中模具的變形過(guò)程、應(yīng)力場(chǎng)和溫

3、度場(chǎng)分布及變化、摩擦、潤(rùn)滑等問(wèn)題進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。以注射成型為例。其充模流動(dòng)過(guò)程是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的物理過(guò)程，高溫塑料熔體在壓力的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)流道、澆口向型腔內(nèi)充填，將型腔內(nèi)的氣體排出，這需要確定排氣的位置；多股流料在某處匯合會(huì)形成熔接痕，這需要確定熔接痕的位置；這些以前需要經(jīng)過(guò)多次試模之后才能夠得到圓滿解決，既浪費(fèi)了資源又延長(zhǎng)了模具生產(chǎn)周期?，F(xiàn)在這些問(wèn)題可以通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助工程分析來(lái)解決（CAE），在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行塑料熔體的液態(tài)流動(dòng)性分析，確定澆口的位置、大小，排氣的位置、熔接痕的位置及可能產(chǎn)生充模不滿的位置，這樣在模具設(shè)計(jì)時(shí)就可以采取有效手段來(lái)避免這些

4、問(wèn)題的產(chǎn)生。3CAM過(guò)程（1）CAD/CAM用于模具高速加工60多年前，Salomon提出高速加工的概念，并對(duì)高速加工進(jìn)行了深入的研究。高速加工不僅取決于主軸速度與刀具直徑，還與所切削的材料、刀具壽命及加工工藝等綜合因素有關(guān)。一般認(rèn)為，對(duì)于小型模具細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的加工，主軸速度可達(dá)40000r/min以上，而對(duì)大型汽車覆蓋件模具的加工，一般主軸速度12000r/min以上的加工即可稱為高速加工。與傳統(tǒng)模具加工方式相比，高速加工的優(yōu)勢(shì)是：提高了模具加工的速度；可獲得高質(zhì)量的模具表面；簡(jiǎn)化了模具加工工序；使模具修復(fù)過(guò)程變得更加方便。由于高速加工有著不同于傳統(tǒng)加工的特殊的加工

5、工藝要求，而數(shù)控加工的數(shù)控指令包含了所有的工藝過(guò)程，故應(yīng)用于高速加工的數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)的CAM系統(tǒng)必須能夠滿足相應(yīng)的特殊要求：CAM系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算編程速度；全程自動(dòng)防過(guò)切處理能力及自動(dòng)刀柄干涉檢查；進(jìn)給率優(yōu)化處理功能；符合高速加工要求的豐富的加工策略；模具高速加工對(duì)編程人員的要求與編程方式的改變。（2）CAD/CAM用于提高模具精度在模具制造過(guò)程中引入CAD/CAM系統(tǒng)后，對(duì)于沖壓模具而言，不需要再使用主模型和靠模，加工精度也得到了提高。例如加工公差要求很嚴(yán)且主要型腔面磨削后需手工拋光的模具時(shí)，用CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行加工比用主模型和靠模的效果好，其主要差別是對(duì)尺寸

6、的控制從根本上得到了改善。通常的方法是用CAD數(shù)據(jù)精確地加工出模具的主要型腔表面，然后將其他零件與主要型腔面進(jìn)行配合加工。目前，各種CAD/CAM軟件可以幫助模具工程師進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和生成CNC機(jī)床的刀具軌跡，并且還可以提供用于改進(jìn)鑄造品質(zhì)的有限元分析和模具的熱性能分析。（3）CAD/CAM用于模具檢測(cè)用于配合CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)的三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x與原來(lái)的適用于傳統(tǒng)模具加工的可移動(dòng)式三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x不同。這種三標(biāo)測(cè)量?jī)x在3250mm×2090mm×1370mm的測(cè)量空間中的任何一點(diǎn)的定位精度為0.015mm。能夠測(cè)量沖?；蛩芰夏５牧慵|(zhì)量可達(dá)40t。為了使測(cè)量?jī)x保持其

7、最高的測(cè)量精度，應(yīng)將它放在與外界環(huán)境隔絕的獨(dú)立機(jī)房中，室溫應(yīng)保持20°C。為了防止振動(dòng)對(duì)測(cè)量帶來(lái)不良影響，應(yīng)將三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x安裝在由氣墊支承的質(zhì)量為100t的混凝土底座上。三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x不僅可作為一種最終檢驗(yàn)?zāi)＞咂焚|(zhì)的工具，也應(yīng)該作為一種對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)的工具，即對(duì)各道工序加工后進(jìn)行中間檢驗(yàn)，以便確定如何更精確地達(dá)到加工而所需的幾何形狀。在對(duì)模具進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，需以較密的軌跡通過(guò)檢測(cè)零件的各部位。每一副模具一般需檢驗(yàn)兩次，一次在沖壓加工之前，另一次在沖壓加工以后。檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)采用理論計(jì)算厚度對(duì)上、下模型腔的對(duì)合狀況進(jìn)行測(cè)量，以便掌握CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)精度達(dá)到的實(shí)際狀況。（4）

8、CAD/C