精品资料（2021-2022年收藏的）模具CADCAM软件实践精

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1、 模具 CAD/CAM软件实践 报 告班 级:材料 10802 姓 名:班级序号:指导教师:时 间: 2011.12.19-2010.12.23目录一、模具 CAD/CAE/CAM的现状与发展趋势 . . 31 模具 CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状 . . 32 模具 CAD/CAE/CAM技术的发展趋势 . . 4二、模具 CAD . 71、产品三维图 . 72、产品尺寸图 . 73、零件尺寸计算 . 8三、模具 CAE . 9 1将 IGES 格式的凹模零件导入 ANSYS. 92选择单元类型,设置材料参数,划分单元格 . 93.约束自由度,加载作用力 . 10 受力分析 .

2、10 受力位移图 . 11 四、模具 CAM . 121、先画出需要加工的模具外形。 . 122、选取加工机床(铣床 ,选取刀具路径,选取加工产品 . 123、设置刀具参数 . 12 设置材料,出现边框,变成立体图形 . 15 加工效果图 . 16 五、小结 . 17一、模具 CAD/CAE/CAM的现状与发展趋势1 模具 CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状模具 CAD/CAE/CAM技术具体就是模具设计人员和组织模具产品制造的工 艺设计人员在 CAD/CAE/CAM系统的辅助下,根据模具的设计和制造程序进行 设计和制造的一项新技术。目前,模具 CAD/CAE/CAM技术发展很快,广泛

3、的 应用于模具生产企业。 采用模具 CAD/CAE/CAM技术是模具生产革命化的措施, 也是模具技术发展的一个显著特点。1.1国外模具 CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状国外模具 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

4、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。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

5、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。1.2国内模具 CAD/CAE/CAM技术的发展历程与现状我国模具 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 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、

6、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 ,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

7、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 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 C

8、ASTsoft 等,但是与 CAD/CAM系统的集成度相对较 弱。2 模具 CAD/CAE/CAM技术的发展趋势21世纪市场要求高质量、 低成本的产品, 并且要求对各种不同的市场需求作 出快速的反应。模具制造技术的发展趋于专业化、标准化、集成化、智能化、虚 拟化、网络化,这将使模具行业发生巨大变革。2.1模具 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二次开发。 这样才有可能一切从 实际出发, 最大的发

9、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 AutoMolder , 此外还有法国 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 CADCEUS 等。这些专用模具软件的产生,大大的提高了模具

10、 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。2.2模具 CAD/CAE/CAM技术的标准化势在必行标准化模具 CAD/CAM系统可建立标准零件数据库、非标准零件数据库和 模具参数数据库。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 Technology,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

11、的最大障碍。在模具 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。2.3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 CAD/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 Enginee

12、ring、 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 。2.4智能技术将使模具 CAD/CAE/CAM技术如虎添翼模具 CAD/CAE/CAM技术中的智能化是指由模具 CA

13、D/CAE/CAM软件系统 和人类专家共同组成的人机一体化系统, 它能再模具生产过程中进行分析、 推理、 判断、 构思和决策等智能活动, 有效地实现了人与模具设计系统的有机融合及人 的智能的充分发挥。 近年来, 人工智能在模具 CAD/CAE/CAM 系统中的应用主 要集中在知识工程的引入和模具设计专家系统开发上。目前,在模具的设计和制造过程中,在很多环节上仍然依靠模具设计人员的 经验。如模具设计方案的选择、工艺流程和参数的选择、模具结构的优化等,模 具 CAD/CAE/CAM设计系统只是完成一些简单建模和数值计算,缺乏灵活性和 可靠性。这就要求模具设计系统必须利用 KBE(Knowledge

14、-Based Engineering 技 术进行深入的改造, 从分发挥、 利用知识库和专家系统设计出高质量的模具。 在 模具行业已有成功案例, 如华中科技大学模具技术国家重点实验室在国产注射成 型模拟软件 HSCAE6.10中成功地引入了人工智能技术。2.5虚拟技术将在模具 CAD/CAE/CAM得到应用虚拟制造 (VM是一种新的制造技术,它以仿真技术、 信息技术、虚拟现实技 术为支撑,对产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行统一建模。虚拟制 造技术应用于模具生产实际是模具 CAD/CAE/CAM技术的集成和延伸,因此, 模具工业今后推广应用虚拟制造技术, 必须首先对当前应用于模具生产的各

15、种先 进设计与制造技术和方法进行全面、 深入的消化吸收和推广应用。 虚拟制造技术 在国外模具工业中也有成功的应用。如美国的 Foundry Service(FSC公司采用虚 拟制造技术对整个工艺生产过程进行仿真, 并根据仿真结果更改设备参数后, 成 功地完成了生产系统的改造工程,节约了大量的资金。 AUTODIE 公司采用虚拟 制造技术后,在 810个月内完成一种车型的设计与制造,一年内可以接受 5种车型的模具定货。2.6网络化是模具 CAD/CAE/CAM技术应用的重要手段网络化敏捷制造与模具 CAD/CAE/CAM技术的结合是当今模具制造业中的 主流方向之一。 随着信息技术、 网络技术的发

16、展, 网络化制造的研究已经达到了 前所未有的高度。 网络化模具制造指的是:面对模具市场机遇, 针对模具市场需 要, 利用以因特网为标志的信息高速公路, 灵活而迅速地组织社会模具制造资源, 快速地组合成一种超越空间概念的、 靠电子手段联系的、 统一指挥的经营实体网 络联盟模具制造企业, 以便快速推出高质量、 低成本的模具产品。 此类的研究已 经相当多, 如东莞地区模具行业敏捷化趋势的分析与研究。 由此可知模具网络化 制造研究的重点的是如何有效的实现不同模具企业之间的资源共享, 多种高新技 术的集成, 因此能集成多方面的资源, 具有多种功能的网络化模具制造平台将成 为网络化模具制造的技术支持工具,

17、将使模具企业快速的应对市场的变换。二、模具 CAD 1、产品三维图 2、产品尺寸图 3、零件尺寸计算凹模是成型塑件外形的模具零件,其工作尺寸属包容尺寸,在使用过程中凹模的磨损会 使得包容尺寸逐渐的增大。 所以, 为了使得模具的磨损留有修模的余地以及装配的需要, 在 设计时,包容尺寸尽量取下极限尺寸,尺寸公差取上偏差。具体计算公式如下: (1 凹模的工作尺寸计算 凹模的径向尺寸计算公式:(+-+=4/3k 1L 1 L式中:L 1 塑件外形公称尺寸; k 塑料的平均收缩率; 塑件的尺寸公差; 模具制造公差,取塑件相应尺寸公差的 1/3到 1/6. 计算凹模上口径尺寸 L2查表可得 L 上 =75

18、, =0.76, =3/1到 6/1(mmL 19. 019. 01293. 7576. 0*4/302. 1*754/3k 1L +=-=-+=计算凹模下口径尺寸 L3查表可得 L 下 =60, =0.64, 16. 0=(mmL 16. 016. 01375. 6064. 0*4/302. 1*604/3k 1L +=-=-+=凹模的深度尺寸计算公式: +-+= 3/2( 1(1k H H式中:H1 塑件高度方向的公差尺寸。 查表可得 H1=130, =1.1, 27. 0=mmk H H 27. 027. 0187. 1311. 1*3/202. 1*130 3/2( 1(+=-=-+=

19、2、凸模的工作尺寸计算凸模是成型塑件内形的,其工作尺寸属于被包容尺寸,在使用过程中凸模的 磨损会使包容尺寸逐渐的减小。 所以, 为了使得模具的磨损留有修模的余地以及 装配的需要,在设计模具时,被包容尺寸尽量取上限尺寸,尺寸公差取下偏差。 具体计算公式如下;凸模的径向尺寸计算公式: -+= 4/3( 1(1k l l式中 1l 塑件内形径向公称尺寸。 计算凸模的上口径尺寸mmk l l 19. 019. 0199. 7276. 0*75. 002. 1*71 4/3( 1(-=+=+=计算凸模的下口径尺寸mmk l l 16. 016. 016. 5764. 0*75. 002. 1*56 4/

20、3( 1(-=+=+=凸模的高度尺寸计算公式:-+= 3/2( 1(1k h h式中 1h 塑件深度方向的公称尺寸。mmk h h 27. 0129. 1311. 1*3/2 02. 01(*128 3/2( 1(-=+=+=三、模具 CAE使用 ANSYS 进行有限元分析1将 IGES 格式的凹模零件导入ANSYS 2选择单元类型,设置材料参数,划分单元格 3.约束自由度,加载作用力 4计算分析,并进行后处理得出路径图 受力分析 受力位移图 四、模具 CAM1、先画出需要加工的模具外形。 (在画图的时候需要调整比例尺,不然画出来的最大尺寸只有 4mm 。我调整的 比例尺为 60 2、选取加工

21、机床(铣床 ,选取刀具路径,选取加工产品 3、设置刀具参数 参数设置完成后,出现刀具路径,外圈(如图所示 设置材料,出现边框,变成立体图形 加工效果图 第 16 页 共 17 页 五、小结 通过一周的学习使我对模具的设计有了更深的了解，开阔了眼界。我们能从 多个方面去设计模具，我们可以通过查表得到要的参数，通过受力，产品大小等 各个因素确定确定模具的尺寸，通过 ansys 对模具进行受力分析，进而得出模具 设计有那些方面的不足而进行改正，再用 mustercam 进行模具外形加工，发现模 具加工有那些难点，改进进一步减小模具加工的成本。这次的大作业让我知道模 具设计不是只做好一方面的工作就可以做好的，我们还有很多知识要学。 第 17 页 共 17 页