第十二章 注塑模新技术的应用 第五节 注射模计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造

发布日期:[09-11-12 19:54:10] 浏览人次:[]

第五节 注射模计算机辅助设计、辅助工程与辅助制造

20世纪80年代以来,注射模CAD/CAE/CAM技术已从实验室研究阶段进入了实用化阶段,并在生产中取得了明显的经济效益。注射模CAD/CAE/CAM技术的发展和推广被公认为CAD技术在机械工业中应用的一个典范。

一、注射模CAD/CAE/CAM技术的特点

模具CAD/CAE/CAM技术是以科学、合理的方法,给用户提供一种行之有效的辅助工具,使用户在模具制造之前能借助于计算机对制件、模具结构、加工、成本等进行反复修改和优化,直至获得最佳结果。CAD/CAE/CAM技术能显著地缩短模具设计与制造时间,降低模具惩办并提高制件的质量。

二、注射模具CAD/CAE/CAM的工作内容

目前,注射模具CAD/CAE/CAM的工作内容主要如下:

⑴ 塑料制件的几何造型,采用几何造型系统,如线框架造型、表面造型和实体造型,在计算机中生成塑料制件的几何模型,这是CAD/CAE/CAM工作的第一步。由于塑料制件大多是薄壁件且又具有复杂的表面,因此常用表面造型方法来产生制件的几何模型。

⑵ 型腔表面形状的生成,由于塑料制件的成型收缩,模具的磨损及加工精度的影响,注射制件的内外表并不就是模具的型芯、型腔表面,需要经过比较复杂的转换才能获得型腔和型芯表面。

⑶ 模具方案布置,采用计算机软件来引导模具设计者布置型腔的数目和位置,构思浇注系统、冷却系统及推出机构,为选择标准模架和设计动模、定模部装图做准备。

⑷ 标准模架的选择,一般而言,用作标准模架选择的设计软件应具有两个功能,一是能引导模具设计者输入本厂的标准模架,以建立自己的标准模架库;二是能方便地从以建好的专用标准模架库中选出在本次设计中所需的模架类型及全部模具标准件的图形及数据。

⑸ 部装图及总装图的生成,根据所选的标准模架及已完成的型腔布置,设计软件以交互方式引导模具设计者生成模具部装图和总装图。

⑹ 模具零件图的生成,设计软件能引导用户根据部装图、总装图以及响应的图形库、数据库来完成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。

⑺ 注射工艺条件及塑料材料的优选,基于模具设计者的输入数据以及优化算法,程序能向模具设计者提供有关型腔填充时间、熔体成型温度、注射压力及最佳塑料材料的推荐值。

⑻ 注射流动及保压过程模拟,一般常采用有限元方法来模拟熔体的充模和保压过程。其模拟结果能为模具工作者提供熔体在浇注系统和型腔中流动过程的状态图,提供不同时刻熔体及制件在型腔各处的温度、压力、剪切速率、切应力以及所需的最大锁模力等,其预测结果对改进模具浇注系统及调整注射成型工艺参数有着重要的指导意义。

⑼ 冷却过程分析,一般常采用边界元法来分析模壁的冷却过程,用有限差分法分析制件沿模壁垂直方向的一维热传导,用经验公式描述冷却水在冷却管道中的导热,并将三者有机地结合在一起分析非稳态的冷却过程。其预测结果有助于缩短模具冷却时间、改善制件在冷却过程中的温度分布不均匀性。

⑽ 力学分析,一般常采用有限元法来计算模具在注射成型过程中最大的变形和应力,以此来检验模具的刚度和强度能否保证模具正常工作。

⑾ 数控加工,如各种自动编程系统CAD/CAE/CAM软件,包括注射模中经常需要用的数控线切割指令生成,曲面的三轴、五轴数控铣削刀具轨迹生成及相应的后置处理程序等。

⑿ 数控加工仿真,为了检验数控加工软件的准确性,在计算机屏幕上模拟刀具在三维曲面上的实时加工并显示有关曲面的形状数据。

见图12-22 所示。

三、国内外简况及发展趋势

自从20世纪70年代以来,注射模CAD/CAE/CAM技术已成为当今世界热门的研究课题。

国外的一些计算机公司将注射模的CAE软件与CAD/CAM系统结合起来,陆续在国际市场上推出了注射模CAD/CAE/CAM软件包(或者称为注射

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