模具CADCAECAM的應(yīng)用及發(fā)展前景

1、<<模具 CAD/CAE/CAM的應(yīng)用及發(fā)展前景 >>課題論證報(bào)告經(jīng)過(guò)反復(fù)思考之后，我還是選定了這個(gè)題目作為這次的自然辯證法論文題目，因?yàn)楸究破陂g我學(xué)的就是模具設(shè)計(jì)制造專(zhuān)業(yè)，畢業(yè)設(shè)計(jì)也是用CAD會(huì)圖軟件繪的零件圖以及裝配圖，在加之現(xiàn)在碩士期間研究方向也是 CAD/CAE/CA技術(shù),所以這個(gè)方向了解的還算比較多，寫(xiě)起來(lái)也稍微比較容易，也很符合論文要求。背景和意義：國(guó)外模具CAD/CAM技術(shù)的研究始于上世紀(jì)60年代，到70年代已經(jīng)研制出了模具 CAD/CAM勺專(zhuān)門(mén)系統(tǒng)，推出了面向中小型企業(yè)的 CAD/CAM的商業(yè)軟件，可應(yīng)用于各種類(lèi) 型 的模具設(shè)計(jì)和制造。 1973 年，美

2、國(guó)的 DIE COMP 公司率先研制成功 PDDC 連續(xù)模系統(tǒng)。 1977 年，捷克斯洛伐 克金屬加工工業(yè)研究所研制成功 AKT 沖模 CAD 系統(tǒng)。1978 年，日 本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室建立 ME1 連續(xù)模設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 1979 年，日本旭光學(xué)工業(yè)公司研究成功的 沖空模和彎曲模PENTAX的CAD系統(tǒng)。1985年，日本NISSIN精密機(jī)器公司采用了冷沖 模CAD/CAM系統(tǒng)。到80年代末，美國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具生產(chǎn)已有近 50%采用了 CAD/CAM技術(shù)。近二十多年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件的不斷提升，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的CAD/CAM技術(shù)不斷創(chuàng)新、完善、逐步發(fā) 展，已經(jīng)形成一個(gè)從研究開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)制造到推

3、廣應(yīng) 用和銷(xiāo)售服務(wù)的完整的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 國(guó)外在上世紀(jì) 60 年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)有限元進(jìn)行軟件， 1976 年發(fā)行了第一套流動(dòng)分析軟件。 利 用 CAE 技術(shù)可以在模具加工前， 在計(jì)算機(jī)上對(duì)整 個(gè)成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析，減少甚至避免模 具返修報(bào)廢、提高模具質(zhì)量和降低成本等。目 前國(guó)外的模具 CAE 技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，完全走 向?qū)嵱没A段，并取得了顯著效果。國(guó)外 著名的 CAE 軟件有 NASTRAN ADINA、ANSYS ABAQUS MARC COSMO等。我國(guó)模具CAD/CAM技術(shù)開(kāi)始于20世紀(jì)70年代末，與國(guó)外相比尚有一段距離，但 目前 也趨于成熟，并在模具生產(chǎn)企業(yè)得到廣泛應(yīng)用。特別是 20 世

4、紀(jì) 80 年代后期，我國(guó) 進(jìn)入了 CAD/CAM術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)期，各大院校和科研單位不僅自主研發(fā)適合國(guó)情、專(zhuān)業(yè) 化極強(qiáng)的CAD/CAM實(shí)用系統(tǒng)，也引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)CAD/CAM同時(shí)在國(guó)外的CAD/CAM系統(tǒng)之 上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。如吉林大學(xué)依托一汽對(duì)汽車(chē)覆蓋件 CAD/CAM系統(tǒng)的研究已經(jīng)取得顯著 成效，華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在 AutoCAD 軟件平臺(tái)上開(kāi)發(fā)出基于特征的級(jí) 進(jìn)模CAD/CA M系統(tǒng)HMJC，上海交通大學(xué)為瑞士法因托(Fin etool )精沖公司開(kāi)發(fā)成功精 密沖裁級(jí)進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)，西安交通大學(xué)開(kāi)發(fā)出多工位彎曲級(jí)進(jìn)模 CAD系統(tǒng)等，這些 CAD/CAM系統(tǒng)的研發(fā)促進(jìn)

5、了國(guó)內(nèi)模具行業(yè)快速發(fā)展。經(jīng)過(guò)這十幾年的發(fā)展，我國(guó)模具CAD/CAM軟件的開(kāi)發(fā)水平也逐漸接近國(guó)外先進(jìn)水平。在政府的大力支持下先后出現(xiàn)了一批先進(jìn)的模具CAD/CAM示范企業(yè)，高校和企業(yè)也培養(yǎng)了 一大批模具CAD/CAM軟件開(kāi)發(fā)及應(yīng) 用人才。但總的來(lái)說(shuō)，我國(guó)目前模具CAD/CAM軟件不 管是從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)水平還是從商品化、 市場(chǎng)化程度都與發(fā)達(dá)國(guó)家有不小的差距。 隨著有限元技術(shù)的快速發(fā)展， 早在上世紀(jì) 80 年 代，國(guó)內(nèi)就有一批科研單位和高校投入有 限元技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中。在此背景下， 國(guó)內(nèi)相繼取得了可喜的成績(jī)，如：大連理工 大學(xué)的JIFEX，鄭州機(jī)械研究所的紫瑞，北京 農(nóng)機(jī)學(xué)院的有限元分析系統(tǒng)。在

6、模具 CAE 方面： 如湖南大學(xué)的沖壓 CAE 系統(tǒng)，華中科技 大學(xué)沖壓成型快速分析軟件 FASTAMP清華的鑄造CAE分析軟件FTStar，華北工學(xué)院的 鑄造分析軟件CASTsoft等，但是與CAD/CAM系統(tǒng)的集成度相對(duì)較弱 研究綜述：模具是工業(yè)生產(chǎn)中的基礎(chǔ)工藝裝備，也是發(fā)展和實(shí)現(xiàn)少無(wú)切削技術(shù)不可缺少的工具。在 電子、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀表、家電和通訊行業(yè)中，有60 %-80 %的零部件都需要模具加工，輕工制品的生產(chǎn)中應(yīng)用模具更多，因此模具行業(yè)有“百業(yè)之母”的美譽(yù)。模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低，直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、企業(yè)的效益、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力，決

7、定著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際 競(jìng)爭(zhēng)力，因此模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工藝水平和產(chǎn) 品制造水平的重要標(biāo)志。隨著模具 CAD/CAE/CAM技術(shù)的廣泛使用，模具生產(chǎn)的工藝水平和 科技含量將有質(zhì)的飛躍。因而如何將模具與CAD/CAE/CA有機(jī)結(jié)合起來(lái)具有深遠(yuǎn)意義。要完成的內(nèi)容：在本科期間，我的畢設(shè)題目是“上罩塑料件注射模的設(shè)計(jì)”。這個(gè)就需要CAD繪圖軟件來(lái)逐步繪制它的零件圖和裝配圖，在這個(gè)部分，我主要完成了以下內(nèi)容：1塑件的原材料的分析2塑件的結(jié)構(gòu)和尺寸精度及表面質(zhì)量分析2.1 結(jié)構(gòu)分析2.2尺寸精度分析2.3表面質(zhì)量分析2.4計(jì)算塑件的體積和重量2.5塑件注射工藝參數(shù)的確定

8、3注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1型腔數(shù)目的確定3.2型腔的分布3.3分型面的設(shè)計(jì)3.4澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)344剪切速率的校核345主流道剪切速率校核346 澆口剪切速率的校核3.5成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)432高溫噴嘴向模具的接觸傳熱433 注射模通過(guò)自然冷卻傳導(dǎo)走的熱量4.4模具閉合高度的確定4.5注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核4.5.1由鎖模力選定注射機(jī)4.5.4塑化能力的校核5扌由芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1抽芯距離的確定與抽芯力的計(jì)算：5.2斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)5.3滑槽的設(shè)計(jì)5.4楔緊設(shè)計(jì)5.5滑塊定位設(shè)計(jì)6. 繪制模具總裝圖7. 注射模的試模研究思路和方法：首先考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性，具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的 結(jié)

9、構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核。其次通過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程表 明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。最后用CADS計(jì)一副注塑模具來(lái)生產(chǎn)上罩塑件產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)上罩的具體結(jié)構(gòu)，該模具是側(cè)澆口的單分型面注射 模具。通過(guò)模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到上罩的質(zhì)量和加工工藝要求。具體設(shè)計(jì)為：材料選用ABS注射機(jī)選SZ-200/60。型芯型腔分別安裝在定模固定板 和動(dòng)模固定板上，型腔分別位于型腔板的上、下面上；分流道設(shè)在型腔板兩端面上；選用 導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；下層的塑件通過(guò)頂針推動(dòng)頂針固定板從型芯上脫出，上層的塑件通過(guò)拉料 板使其從型芯上脫出，通過(guò)側(cè)向聯(lián)動(dòng)開(kāi)模機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)脫模。創(chuàng)新點(diǎn)及

10、主要觀點(diǎn)：我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)交口的時(shí)候，并沒(méi)有采取以前直角式的固有的模式，而是采 取圓角式的，經(jīng)過(guò)這樣改進(jìn)后，就能防止在塑料進(jìn)行高速?zèng)_壓的時(shí)候形成紊流，致使塑料 沖料不完整，導(dǎo)致不合格的結(jié)果。在設(shè)計(jì)一模幾腔的時(shí)候，也充分考慮塑料的種類(lèi)以及沖 料的壓強(qiáng)，合理選擇型腔的個(gè)數(shù)，以代替以前的經(jīng)驗(yàn)公式從而選擇型腔的個(gè)數(shù)。我在考慮老師的建議之后，也充分發(fā)揮自己的想象力，形成我自己關(guān)于模具的觀點(diǎn)。例如在設(shè)計(jì)型腔的時(shí)候究竟先落料還是先沖孔的問(wèn)題模具CAD/CAE/CA的發(fā)展前景:1模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的專(zhuān)業(yè)化程度顯著提高CAD/CAE/CAM 技術(shù)的專(zhuān)業(yè)化程度顯著提高任何一種模具軟件不可能包羅萬(wàn)

11、象，完全能 適應(yīng)不同的模具產(chǎn)品、不同生產(chǎn)企業(yè)的需求。這就要求有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)專(zhuān)用模具 CAD/CAE/CAM系統(tǒng)軟件，或者根據(jù)模具生產(chǎn)企業(yè)自身的特點(diǎn)對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。這樣才 有可能一切從實(shí)際出發(fā)，最大的發(fā)揮出軟件的潛能，充分利用好企業(yè)自身的設(shè)備，制造出 高質(zhì)量的模具產(chǎn)品。隨著模具工業(yè)的快速發(fā)展，各大主要軟件開(kāi)發(fā)商和有獨(dú)立科研實(shí)力的 企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始有針對(duì)性地開(kāi)發(fā)專(zhuān)用模具 CAD/CAM實(shí)用軟件系統(tǒng)，并取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效 益。如：專(zhuān)用的進(jìn)級(jí) 模系統(tǒng)NX-PDW專(zhuān)用的塑料注射模系統(tǒng) MoldWizard，專(zhuān)用的鍛壓模 系統(tǒng)的AutoMolder，此外Misslelsoftware公司的注射模專(zhuān)用軟件

12、TopMold和級(jí)進(jìn)模專(zhuān)用軟件TopProgress、日 本UNISYS株式會(huì)社的塑料模設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)的 CADCEU等。 這些專(zhuān)用模具軟件的產(chǎn)生，大大的提高了模具設(shè)計(jì)人員的工作效率，讓模具設(shè)計(jì)人員從繁 瑣的勞動(dòng)中解放出來(lái)，進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)活動(dòng)。2模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化勢(shì)在必行標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中的零件在模具 CAD 設(shè)計(jì)中可以隨時(shí)調(diào)用，并采用 GT（Group Technology， 成組技術(shù)）生產(chǎn)。非標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)中存放的零件，雖然與設(shè)計(jì)所需結(jié)構(gòu)不盡相同，但利用系 統(tǒng)自身的建模技術(shù)可以方便地進(jìn)行修改，從而加快設(shè)計(jì)過(guò)程，使典型模具結(jié)構(gòu)庫(kù)在參數(shù)化 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)的傳遞、轉(zhuǎn)化成為企業(yè)

13、之間、企業(yè)與客戶(hù)之間、軟件之間、軟件 與設(shè)備之間進(jìn)行信息傳遞的最大障礙。在 CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)中也存在這樣的問(wèn)題，為 保障數(shù)據(jù)在傳遞、轉(zhuǎn)化的過(guò)程中不丟失建立數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)顯得非常重要，這樣可以模具CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)內(nèi)部的信息交流成為整體，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)了模具制造信息傳遞的暢通3模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的集成化是必然趨勢(shì)國(guó)內(nèi)模具制造企業(yè)雖然也采用了 CAD/CAM/CAE技術(shù)，但模具的設(shè)計(jì)尚未形成成熟的理論指導(dǎo)和設(shè)計(jì)體系，各類(lèi)設(shè)計(jì)工具更多的表現(xiàn)為單一學(xué)科的軟件化，其相互集成也是以軟件 接口實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)集成。模具 CAD/CAE/CAM技術(shù)與 GT、CE(Concurrent Engineering )、 CAE、 CAPP(Computer Aided Process Planning )、 PDM(Product Data Management )等 技術(shù)密切相 連，組成一個(gè)有機(jī)的整體，建立一個(gè)統(tǒng)一的全局模具產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，在模具開(kāi) 發(fā)、模具設(shè)計(jì) 中，提供全部的信息， 使信息共享、 交換處理和反饋， 它綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)， 系統(tǒng)集成技術(shù)，并行技術(shù)和管理技術(shù)，最終將發(fā)展成為 CIMS( Computer Integrated Manufacture System ，計(jì)算 機(jī)集成制造系