试析模具的制造及cadcae技术的应用.doc

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1、试析模具的制造及CAD/CAE技术的应用I摘要1作为一种高附加值和高技术密集型产业•模具T业已成为当今工业发展的基础。而模具工业发展的关键主要依靠先进技术的应用，木文在介绍了模具制造技术的性质和特点的同时，试析现代模具设计、制造屮应用的各种先进制造及CAD/CAE技术的应用，揭示了当前模具制造领域的发展方向。［关键词］模具制造设计CAD/CAE技术一、模具制造技术的性质和特点模具的制造和使用方式形式多样，技术含量高，生产工艺独特，所牵系的生产要索多,应用范围广等几方血。除此Z外，模具制造技术对生产者的业务能力和职业素质都有很高的要求。模具制造技术具有以下两个方面的原

2、因特点:一，模具是单件生产的产品，即模具是根据成品Z间的结构要求进行和制造的专川成型工具;二，模具制造的关键主要是制造凸模、凹模及相关成型零件的专门工艺，以及模具制造工艺过程的优化设计与高度节约问题。二、模具设计，加T•的几种技术1.高速加工技术高速加丁•概念起源于徳国切削物理堂家CarlSalomon,他认为在常规切削范围内切削温度随着切削速度的增大而升高，当切削速度达到临界切削速度麻，切削速度再增大,切削温度反而下降，从而大大地减少加工时间，成倍地提高机床的生产率。高速加工的特点及在模具工业屮的应用：加工效率高由于切削速度高，进给速度一般也提高5-10倍，这样，

3、单位时间材料切除率可提高3・6倍，因此加工效率大人提高;切削力小高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，减少了切屑与刀具前面的摩擦，从而使切削力大大降低;热变形小高速加工过稈屮,由于极高的进给速度,95%的切削热被切屑带走，工件基木保持冷态，这样零件不会由于温升而导致变形;加工精度高高速加工机床激振频率很高，已远远超出“机床■刀具・工件”工艺系统的固有频率范I韦I,这使得零件几乎处于“无振动”状态加工，同时在高速加工速度下，积屑瘤、表面残余应力和加工便化均受到抑制,因此用高速加T的表面儿乎可与磨削相比。另外,简化工艺流程rfl于高速铳削的表面质量可达磨削加工的效果

4、，因此有些场合高速加工可作为零件的精加工T序,从而简化了工艺流程，缩短了零件加工时间。高速加工是以高切削速度、高进给速度和高加丁-精度为主要特征的加工技术。其工件热变形小,加工精度高，表面质量好;非常适合模具加T中的薄壁、刚性较差、容易产生热变形的零件,可以胃接加T模具中使用的淬硬材料,特别是硬度在HRC46〜60范围内的材料。2.逆向工程技术按照传统的产品开发流程,开发过程是市场调研一概念设计一总体设计一详细设计一制定工艺流程一设计工装夹具一加工、检验、装配及性能测试一完成产品。即从“设计思路一产品"的产品设计过稈，这被称为正向丁•稈或顺向工稈。模具工业屮的逆向T

5、稈应用大致可分为以下几种情况：在没有设计图样以及设计图样不完整或没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图样或CAD模型:某些难以肓接用计算机进行三维几何设计的物体，目前常用黏土、木材或泡沫鄭!料进行初始外形设计，再通过逆向T稈将实物模型转化为三维CAD模型;人们经常需要对己有的产品进行局部修改。原始设计没有三维CAD摸的情况r,应用逆向工程技术建立CAD模型，再对CAD模型进行修改，这将大火缩短产品改型周期，提高生产效率。三、模具的设计与分析关于注塑模具CAI）对模具的设计与分析，包括根据产甜模型进行模具分型面的设计、确定型腔和型芯、模具

6、结构的详细设计、塑料充填过程分析等儿个方面。利用先进的特征造型软件，如，PRO-E和UG等很容易地确定分型面，生成上下模腔和模芯，再进行流道、浇口以及冷却水管的布置等。确定了这些设计数拥以后，再利用MOLDFLOW和MOULDEX-3D软件进行塑料的成形过程分析。根据MOLDb'OLM软件和它的丰富材料、工艺数据库，通过输人成形丁艺参数，模拟塑料熔体在模具模腔中的流动、保压、冷却过程，可动态仿真地分析塑料在注塑模腔内的注射过程、分析温度压力变化情况、分析注塑件残余应力等,并根据分析情况来检查模具结构的合理性、流动状态的合理性、产品的质量问题等。比如，是否存在浇注系统

7、不合理，出现流道和浇口位置尺寸不当，无法平衡充满型腔;是否存在产品结构不合理或模具结构不合理，出现产品充不满（即短射现象）；是否冷却不均匀，影响生产效率和产品质量;是否存在注塑工艺不对，出现产甜的翘曲变形等。模具通过CAI）的分析，就可以将错误消除在设计阶段，提高一次试模成功率。在塑料模具设计和分析这一阶段应用了许多新的电脑辅助技术，如参数化技术、特征造型技术和数据库技术等。塑料模具中有许多标准件，如，标准模架、顶出机构、浇注系统和冷却系统等都可以采用基于数拯库管理的参数化特征造型设计方法进行设计或建立标准件库，这样既可以实现数据共享，乂可以满足用户对设计的随时