模具CADCAECAM的应用及发展前景

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1、课题论证报告 经过反复思考之后，我还是选定了这个题目作为这次的自然辩证法论文题目，因为本科期间我学的就是模具设计制造专业，毕业设计也是用CAD绘图软件绘的零件图以及装配图，在加之现在硕士期间研究方向也是CAD/CAE/CAM技术,所以这个方向了解的还算比较多，写起来也稍微比较容易，也很符合论文要求。 背景和意义： 国外模具 CAD/CAM 技术的研究始于上世纪 60 年代，到 70 年代已经研制出了模具 CAD/CAM 的专门系统，推出了面向中小型企业的 CAD/CAM 的商业软件，可应用于各种类 型的模具设计和制造。 1973 年，美国的 DIE COMP 公司率先研制成功 PDDC 连续模

2、系统。1977 年，捷克斯洛伐 克金属加工工业研究所研制成功 AKT 冲模 CAD 系统。1978 年，日本机械工程实验室建立 ME1 连续模设计系统。1979 年，日本旭光学工业公司研究成功的冲空模和弯曲模 PENTAX 的 CAD 系统。1985 年，日本 NISSIN 精密机器公司采用了冷冲模 CAD/CAM 系统。到 80 年代 末，美国、日本等工业发达国家的模具生产已有近 50%采用了 CAD/CAM 技术。 近二十多年 来，随着计算机硬件的不断提升，工业发达国家的 CAD/CAM 技术不断创新、完善、逐步发 展，已经形成一个从研究开发、生产制造到推广应用和销售服务的完整的高技术产业

3、。 国外在上世纪 60 年代开始开发有限元进行软件，1976 年发行了第一套流动分析软件。利 用 CAE 技术可以在模具加工前，在计算机上对整个成型过程进行模拟分析，减少甚至避免模 具返修报废、提高模具质量和降低成本等。目前国外的模具 CAE 技术已经相当成熟，完全走 向实用化阶段，并取得了显著效果。国外著名的 CAE 软件有 NASTRAN、ADINA 、ANSYS、 ABAQUS、MARC、COSMOS 等。我国模具 CAD/CAM 技术开始于 20 世纪 70 年代末，与国外相比尚有一段距离，但目前 也趋于成熟，并在模具生产企业得到广泛应用。特别是 20 世纪 80 年代后期，我国进入了

4、CAD/CAM 技术迅猛发展的时期，各大院校和科研单位不仅自主研发适合国情、专业化极强的 CAD/CAM 实用系统，也引进国外先进 CAD/CAM，同时在国外的 CAD/CAM 系统之上进行 二次开发。如吉林大学依托一汽对汽车覆盖件 CAD/CAM 系统的研究已经取得显著成效，华中科技大学模具技术国家重点实验室在 AutoCAD 软件平台上开发出基于特征的级进模 CAD/CAM 系统 HMJC，上海交通大学为瑞士法因托（Finetool）精冲公司开发成功精密冲裁 级进模 CAD/CAM 系统，西安交通大学开发出多工位弯曲级进模 CAD 系统等，这些 CAD/CAM 系统的研发促进了国内模具行业

5、快速发展。 经过这十几年的发展，我国模具 CAD/CAM 软件的开发水平也逐渐接近国外先进水平。 在政府的大力支持下先后出现了一批先进的模具 CAD/CAM 示范企业，高校和企业也培养了 一大批模具 CAD/CAM 软件开发及应用人才。但总的来说，我国目前模具 CAD/CAM 软件不 管是从产品开发水平还是从商品化、市场化程度都与发达国家有不小的差距。 随着有限元技术的快速发展，早在上世纪 80 年代，国内就有一批科研单位和高校投入有 限元技术的研究、开发和应用中。在此背景下，国内相继取得了可喜的成绩，如：大连理工 大学的 JIFEX，郑州机械研究所的紫瑞，北京农机学院的有限元分析系统。在模具

6、 CAE 方面： 如湖南大学的冲压 CAE 系统，华中科技大学冲压成型快速分析软件 FASTAMP，清华的铸造 CAE 分析软件 FTStar，华北工学院的铸造分析软件 CASTsoft 等，但是与 CAD/CAM 系统的集 成度相对较弱。研究综述： 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。 模具生产的工艺水平及科技含量的高低，直接影响到工业产品的发展，它在很大程度上决定着产品的质量、企业的效益、新产品的开发能

7、力，决定着一个国家制造业的国际竞争力，因此模具生产的工艺水平及科技含量的高低已经成为衡量一个国家工艺水平和产品制造水平的重要标志。随着模具CAD/CAE/CAM 技术的广泛使用，模具生产的工艺水平和科技含量将有质的飞跃。因而如何将模具与CAD/CAE/CAM有机结合起来具有深远意义。要完成的内容： 在本科期间，我的毕设题目是“上罩塑料件注射模的设计”。这个就需要CAD绘图软件来逐步绘制它的零件图和装配图，在这个部分，我主要完成了以下内容：1塑件的原材料的分析2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析2.1结构分析2.2尺寸精度分析2.3表面质量分析2.4计算塑件的体积和重量2.5塑件注射工艺参数的确

8、定3 注射模的结构设计3.1型腔数目的确定3.2型腔的分布3.3分型面的设计3.4浇注系统设计3.4.1主流道3.4.2分流道设计3.4.3浇口形式及位置的选择3.4.4 剪切速率的校核3.4.5 主流道剪切速率校核3.4.6 浇口剪切速率的校核3.5成型零件结构设计3.5.1型腔的结构设计3.5.2型芯的结构设计4.3.2 高温喷嘴向模具的接触传热4.3.3 注射模通过自然冷却传导走的热量4.4模具闭合高度的确定4.5注射机有关参数的校核4.5.1 由锁模力选定注射机4.5.2最大注塑量的校核4.5.3锁模力的校核4.5.4 塑化能力的校核5 抽芯结构设计5.1 抽芯距离的确定与抽芯力的计算

9、:5.2 斜导柱设计5.3 滑槽的设计5.4 楔紧设计5.5 滑块定位设计6. 绘制模具总装图7. 注射模的试模研究思路和方法： 首先考虑产品结构工艺性，具体模具结构出发，对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核。其次通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。最后用CAD设计一副注塑模具来生产上罩塑件产品，以实现自动化提高产量。针对上罩的具体结构，该模具是侧浇口的单分型面注射模具。通过模具设计表明该模具能达到上罩的质量和加工工艺要求。具体设计为：材料选用ABS；注射机选SZ-200/60。型芯型腔分别安装在定模固定板和动模固定板上，

10、型腔分别位于型腔板的上、下面上；分流道设在型腔板两端面上；选用导柱导向机构；下层的塑件通过顶针推动顶针固定板从型芯上脱出，上层的塑件通过拉料板使其从型芯上脱出，通过侧向联动开模机构实现脱模。创新点及主要观点： 我的毕业设计中，在设计交口的时候，并没有采取以前直角式的固有的模式，而是采取圆角式的，经过这样改进后，就能防止在塑料进行高速冲压的时候形成紊流，致使塑料冲料不完整，导致不合格的结果。在设计一模几腔的时候，也充分考虑塑料的种类以及冲料的压强，合理选择型腔的个数，以代替以前的经验公式从而选择型腔的个数。我在考虑老师的建议之后，也充分发挥自己的想象力，形成我自己关于模具的观点。例如在设计型腔的

11、时候究竟先落料还是先冲孔的问题。模具CAD/CAE/CAM的发展前景：1模具 CAD/CAE/CAM 技术的专业化程度显著提高 CAD/CAE/CAM技术的专业化程度显著提高任何一种模具软件不可能包罗万象，完全能适应不同的模具产品、不同生产企业的需求。这就要求有针对性的开发专用模具 CAD/CAE/CAM 系统软件，或者根据模具生产企业自身的特点对软件系统进行开发。这样才有可能一切从实际出发，最大的发挥出软件的潜能，充分利用好企业自身的设备，制造出高质量的模具产品。随着模具工业的快速发展，各大主要软件开发商和有独立科研实力的企业已经开始有针对性地开发专用模具 CAD/CAM 实用软件系统，并取

12、得了巨大的经济效益。如：专用的进级 模系统 NX-PDW，专用的塑料注射模系统 MoldWizard，专用的锻压模系统的AutoMolder，此外Misslelsoftware 公司的注射模专用软件 TopMold 和级进模专用软件 TopProgress、日 本 UNISYS 株式会社的塑料模设计和制造系统的CADCEUS 等。这些专用模具软件的产生，大大的提高了模具设计人员的工作效率，让模具设计人员从繁琐的劳动中解放出来，进行创造性的设计活动。2模具 CAD/CAE/CAM 技术的标准化势在必行 标准零件库中的零件在模具 CAD 设计中可以随时调用，并采用 GT（Group Technol

13、ogy，成组技术）生产。非标准零件库中存放的零件，虽然与设计所需结构不尽相同，但利用系统自身的建模技术可以方便地进行修改，从而加快设计过程，使典型模具结构库在参数化设计的基础上实现。数据的传递、转化成为企业之间、企业与客户之间、软件之间、软件与设备之间进行信息传递的最大障碍。在CAD/CAE/CAM 软件系统中也存在这样的问题，为保障数据在传递、转化的过程中不丢失建立数据转换的标准显得非常重要，这样可以模具 CAD/CAE/ CAM 软件系统内部的信息交流成为整体，从而真正意义上实现了模具制造信息传递的畅通。3模具 CAD/CAE/CAM 技术的集成化是必然趋势国内模具制造企业虽然也采用了 C

14、AD/CAM/CAE 技术，但模具的设计尚未形成成熟的理 论指导和设计体系，各类设计工具更多的表现为单一学科的软件化，其相互集成也是以软件 接口实现的数据集成。模具 CAD/CAE/CAM 技术与 GT、CE（Concurrent Engineering）、CAE、 CAPP（Computer Aided Process Planning）、PDM（Product Data Management）等技术密切相 连，组成一个有机的整体，建立一个统一的全局模具产品数据模型，在模具开发、模具设计 中，提供全部的信息，使信息共享、交换处理和反馈，它综合了计算机技术，系统集成技术，并行技术和管理技术，最终将发展成为 CIMS（Computer Integrated Manufacture System，计算 机集成制造系统）。预期效果： 随着市场的国际化，竞争将愈演愈烈，短周期、高质量、长寿命的模具是模具行业和用户的追求，这必将使模具 CAD/CAE/CAM 技术全面深入地应用于模具行业中，同时与并行工程、精益生产、敏捷制造等多种生产模式的结合日益密切，最终使模具行业发生重大变革。有了目前这些应用和发展趋势，我相信模具CAD/CAE/CAM这个方向的发展前景一定会特别的好现在我们学习人员所需要做的就是认真学习基本知识，为以后更加深入的研究做好准备工作。