文档介绍：1 引言
CAD / CAM /CAE 技术的概念
puter Aided Design,CAD),其概念和内涵正在不断地发展中。1972年10月,国际信息处理联合会(IFIP)在荷兰召开的“关于CAD原理的工作会议”上给出如下定义:CAD是一种技术,其中人与计算机结合为一个问题求解组,紧密配合,发挥各自所长,从而使其工作优于每一方,并为应用多学科方法的综合性协作提供了可能。CAD是工程技术人员以计算机为工具,对产品和工程进行设计、绘图、造型、分析和编写技术文档等设计活动的总称。
根据模型的不同,CAD系统一般分为二维CAD和三维CAD系统。二维CAD系统一般将产品和工程设计图纸看成是“点、线、圆、弧、文本……”等几何元素的集合,系统内表达的任何设计都变成了几何图形,所依赖的数学模型是几何模型,系统记录了这些图素的几何特征。二维CAD系统一般由图形的输入与编辑、硬件接口、数据接口和二次开发工具等几部分组成。
CAE 技术借助于有限元法、有限差分法和边界元法等数值计算方法,分析型腔中塑料的流动、保压和冷却过程,计算制品和模具的应力分布,预测制品的翘曲变形,并由此分析工艺条件、材料参数及模具结构对制品质量的影响,达到优化制品和模具结构、优选成形工艺参数的目的。塑料注塑成形 CAE 软件主要包括流动保压模拟、流道平衡分析、冷却模拟、模具刚度强度分析和应力计算、翘曲预测等功能。其中流动保压模拟软件能提供不同时刻型腔内塑料熔体的温度、压力、剪切应力分布,预测结果能直接指导工艺参数的选定及流道系统的设计,流道平衡分析软件能帮助用户对一模多腔模具的流道系统进行平衡设计,计算各个流道和浇口的尺寸,以保证塑料熔体能同时充满各个型腔;冷却模拟软件能计算冷却时间、制品及型腔的温度分布,其分析结果可以用来优化冷却系统的设计;刚度强度分析软件能对模具结构进行力学分析,帮助用户对型腔壁厚和模板厚度进行刚度和强度校核;应力计算和翘曲预测软件则能计算出制品的收缩情况和内应力的分布,预测制品出模后的变形。
运用 CAM 技术能将模具型腔的几何数据转换为各种数控机床所需要的加工指令代码,取代手工编程。例如,自动计算钼丝的中心轨迹,将其转化为线切割机床所需的指令。对于数控铣床,则可以计算轮廓加工时铣刀的运动轨迹,并输出相应的指令代码。采用 CAM 技术能显著提高模具加工的精度及生产管理的效率。
注塑模 CAD / CAM / CAE 技术的应用现状
在西方工业发达国家,注塑模 CAD / CAM / CAE 订货所需要的塑料制品资料已经广泛使用电子文档,技术的应用已非常普遍。公司之间模具能否具有接受电子文档的模具 CAD /CAM 系统已成为模具企业生存的必要条件。 CAE 的工程应用具体体现在如下四个方面。
(1)基于网络的模具 CAD / CAM / CAE 当前代表的注塑模 CAD / CAM / 集成化系统已开始使用如英国 Delcam 公司在原有软件 DUCTS 的基础上,为适应最新软件发展及实际需求,向模具行业推出了可用于注塑模 CAD / CAM 的集成化系统 Delcam Powersolution 。该系统搜盖了几何建模、注塑模结构设计、反求工程、快速原型、数控编程及测量分析等领域。系统的每一个功能既可独立运行,又可通过数据接口做集成分析。
(2)微机版软件在模具行业中发挥着越来越重要的作用在 20 世纪 90 年代初,能用于注塑制品几何造型和数控加工的模具 CAD / CAM 系统主要是在工作站上采用了 UNIX 操作系统开发和应用的,如在模具行业中应用较广的美国 Pro / E 、 UGll ,、 CADDSS ,法国的 CATIA 、 EUCLID 和英国的 DUCTS 等。随着微机技术的飞速进步,在 20 世纪 90 年代后期,基于 Windows 操作系统的新一代微机软件,如 Solidworks 、 Solidage 、 MDT 等崭露头角。这些软件不仅在采用了 NUBRS 曲面(非均匀有理 B 样条曲面)、三位参数化特征造型等先进技术方面继承了工作站级 CAD / CAM 软件的优点,而且在 Windows 风格动态导航特征树面向对象等方面还具有工作站软件所不能比拟的优点,深得使用者的好评。为了顺应潮流,许多工作站级软件相继都移植了微机级的 CAD / CAM 版本,有的软件公司为了能与 Windows 操作系统风格一致,甚至重写了 CAD / CAM 系统的全部代码。
(3)模具 CAD / CAM / CAE 系统的高智能化程度正在逐步提高当前,注塑模设计和制造在很大程度上依靠着人的经验和直觉。仅凭有限的数值计算功能,软件是无法为用户提供符合实际情况的正确结果的,软件的智能化功能